Katharina Martini erhielt ihren ersten Flötenunterricht im Alter von vier Jahren bei ihrer Mutter Christiane Martini. Ab 2015 studierte sie zuerst als Jungstudentin, dann als Bachelorstudentin bei Thaddeus Watson an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Frankfurt am Main und schloss 2021 ihr Studium mit Auszeichnung ab. 2022 erhielt sie darüber hinaus ihren MicroMaster in Writing for Performance and Entertainment Industry an der University of Cambridge.
Meisterkurse bei James Galway, Denis Bouriakov, Emmanuel Pahud, Peter-Lukas Graf, Philippe Bernold und Ian Clarke ergänzen ihren musikalischen Werdegang, ebenso wie Unterricht in Jazz- und Traversflöte.
Katharina Martini ist mehrfache 1. Preisträgerin bei verschiedenen nationalen und internationalen Wettbewerben. Für ihre herausragende Leistung beim Bundeswettbewerb „Jugend musiziert“ 2015 wurde ihr ein 1. Preis mit Höchstpunktzahl in der Kategorie „Querflöte Solo“ und der Nachwuchsförderpreis des Schleswig-Holstein Musik Festivals zugesprochen.
Katharina Martini ist Stipendiatin der Deutschen Stiftung Musikleben, von der sie unter anderem schon mehrfach mit dem Gerd-Bucerius Stipendium gefördert wurde. 2018 erhielt sie ein Stipendium des Deutschen Akademischen Austauschdienstes, 2017 wurden ihr Stipendien der „Freunde und Förderer der HfMDK Frankfurt“, sowie der „Hans und Eugenia Jütting – Stiftung Stendal“, zugesprochen. Seit 2016 ist sie projektbezogene Stipendiatin der Villa Musica Rheinland-Pfalz, Stipendiatin der „Freunde Junger Musiker e.V. Frankfurt“ und der „Freunde Junger Musiker e.V. Mainz-Wiesbaden“. Auch der Landesmusikrat Hessen verlieh Katharina Martini mehrfach Stipendien.
Die Querflötistin wirkte bei Konzerten, CD-Aufnahmen und Fernsehproduktionen als Solistin,
Kammermusikerin und Orchestermusikerin, unter anderem für das hr-Fernsehen, Sylt 1 und „NDRKULTUR“, mit.
Im Jahr 2018 erschien ihre solistische Debut-CD „Meisterwerke für Flöte“, 2022 ihre CD "Diamonds of Flute", die einen weltweiten Erfolg feiert.
Konzertreisen führen die junge Musikerin regelmäßig unter anderem nach Frankreich, Belgien, Italien, Luxemburg, Großbritannien, die Schweiz, die Niederlande und die USA. Darüber hinaus ist sie regelmäßig zu Gast bei renommierten Musik Festivals, wie dem Schleswig Holstein Musik Festival, dem Rheingau Musik Festival, den Festspielen Mecklenburg-Vorpommern u.a. Sie konzertierte in bedeutenden Konzerthäusern, wie der Laeiszhalle und der Elbphilharmonie in Hamburg, der Berliner Philharmonie, dem Darmstädter Schloss, der Oper Frankfurt sowie dem Beethoven Haus in Bonn.
Katharina Martini ist außerdem als Autorin tätig, 2022 erschien der Roman "Sommerzauber in Venedig" beim Ullstein Verlag. Im Winter 2022 wird ein Buch mit verschiedene Songs beim Münchener Verlag und Label "Smart und Nett" erscheinen.
Im Mai 2021 gründete sie zusammen mit Christiane Martini "Writers Concept", eine Plattform, mit der sie angehende Autor*innen unterstützen möchte.
2016 gewann sie den 1. Preis und den Judges Distinction Award des Wettbewerbes „American Protégé International Woodwinds and Brass Competition“, woraufhin sie 2017 ihr Debut in der New Yorker Carnegie Hall (USA) gab. Im Jahr 2018 gewann sie Hauptpreise der internationalen Wettbewerbe „ Concorso Flautistico Internazionale“ und „16th International Music Competition Virtuositè Prize“ in Italien, sowie beim „Concours International“ in Paris. 2018 gewann sie den 1. Preis beim „International Music Competition IMKA“ sowie den 1. Preis mit einer Goldmedaille beim Wettbewerb „Concours Européen pour Jeune Solistes“ in Luxemburg. 2019 gewann sie die Goldmedaille des „Vienna International Music Competition“, den 1. Preis beim Grand Prize Virtuoso, verbunden mit einem Auftritt im Concertgebouw Amsterdam, sowie den 1. Preis beim International Young Musician Competiton „Città di Barletta“ in Italien.
Katharina Martini arbeitete mit der „ Deutschen Philharmonie Merck“ und dem Ensemble Resonanz zusammen und konzertierte als Solistin mit Mitgliedern des Opern-und Museumsorchesters Frankfurt und der Norddeutschen Philharmonie Rostock.
Weiter ist Katharina Martini als Dozentin tätig und gibt Meisterkurse, unter anderem durch Förderung der Deutschen Stiftung Musikleben für die 1. Preisträger:innen des Bundeswettbewerbes
Jugend Musiziert und ist ebenso als Jurorin für den Wettbewerb tätig.