Katharina Müller-Elmau s-a născut la 13.09.1965, în Gottingen, Germania. Actriță și muziciană, ea face parte din a treia generație dintr-o familie dedicată teatrului. Bunicul ei a fost Eberhard Müller-Elmau; tatăl ei, Raidar Müller-Elmau a rămas cunoscut pentru aparițiile sale în două dintre cele trei filme Immenhof; unchiul ei, Markwart Müller-Elmau este actor, iar fratele ei, Alexander Müller-Elmau, este scenograf și regizor. A fost instruită în actorie de bunicul ei. Străbunicul ei a fost filozoful Johannes Müller, fondatorul Castelului Elmau. Din 1988 până în 1997 Katharina a fost angajată la Teatrul de Stat din Bavaria. În același timp, ea a continuat să studieze actoria și canto. Ea a compus muzica pentru trei producții la Residenztheater din München. Au urmat angajamente la Schauspielhaus Bochum (2001) și la Hamburger Kammerspiele (2003). Cu trupa de swing Die Blauen Engel, pe care a fondat-o, a cântat ca Maria Thura pe cele mai importante scene germane din 1997 până în 2001. Ea a scris și a regizat ea însăși programele de scenă ale grupului. Katharina a apărut în fața camerei pentru prima dată în 1983 și de atunci a apărut în numeroase filme, precum: Three D., A Mad Marriage, Kalle, the Dreamer, Tatort. În 2009 a jucat în filmul Vincent wants Meer, pentru care a fost nominalizată la Premiul Filmului German în 2011, la categoria cea mai bună actriță în rol secundar. A interpretat pe managerul districtului, consilierul de poliție, Sabine Kaiser, în serialul Hubert ohne Staller (2019, sezonul 8, episodul 1). Katharina Müller-Elmau este membră a Academiei de Film European și German.