Перенес тяжелое раковое заболевание, в настоящее время работает комментатором на одном из японских телеканалов, активно занимается благотворительной деятельностью.
Родился в Токио, в 1968 году начал заниматься автогонками во Франции. В конце 80-х годов вернулся в Японию, где в 1991 году выиграл чемпионат Японии Формулы-3000. Трижды стартовал в «24 часа Ле-Мана» в 1988-1992 годах, ни разу не добрался до финиша.
В 1992 году дебютировал в Формуле-1 благодаря спонсорской помощи японского концерна Japan Tobacco. Не заработал ни одного очка, а в одной гонке не прошел предквалификацию. В следующем году перешел в команду Тиррелл, где выступал до 1996 года. Лучшим сезоном для Катаямы стал сезон 1994 года, когда он трижды финишировал в очках и занял 17-е место в чемпионате. На Гран-при Европы 1995 года получил травму в аварии на старте. После сезона 1997 года, проведенного в Минарди), покинул чемпионат.
В дальнейшем выступал в японском чемпионате Гран-Туризмо, вновь стартовал в «24 часах Ле-Мана», где в 1999 году занял второе место, выступая за заводскую команду Тойота.
Известен своей любовью к альпинизму, неоднократно совершал восхождения на высочайшие горы мира. В 2001 году покорил восьмитысячник Чо-Ойю.
В декабре 2009 года Катаяма в качестве тренировки перед покорением Южного полюса проводил восхождение на гору Фудзияма. На склоне горы его с двумя товарищами застиг сильный ветер. Порывом ветра группу сорвало со склона. Оба спутника гонщика погибли. Сам Катаяма не пострадал и был эвакуирован спасателями.