Originaria di Königswalde e attiva in gare FIS dal dicembre del 2011, Katharina Hennig in Coppa del Mondo ha esordito il 24 gennaio 2016 a Nové Město na Moravě (7ª) e ha ottenuto il primo podio il 22 gennaio 2017 a Ulricehamn (2ª in staffetta). Ai Mondiali di Lahti 2017, suo esordio iridato, si è classificata 26ª nella 10 km, 18ª nella 30 km, 10ª nello skiathlon e 6ª nella staffetta. Ai XXIII Giochi olimpici invernali di Pyeongchang 2018, suo esordio olimpico, si è classificata 19ª nella 30 km, 27ª nella sprint, 22ª nello skiathlon e 6ª nella staffetta; l'anno successivo ai Mondiali di Seefeld in Tirol è stata 11ª nella 10 km, 21ª nella 30 km, 16ª nello skiathlon e 4ª nella staffetta, mentre a quelli di Oberstdorf 2021 si è classificata 18ª nella 30 km, 27ª nella sprint, 29ª nello skiathlon e 5ª nella staffetta. Ai XXIV Giochi olimpici invernali di Pechino 2022 ha vinto la medaglia d'oro nella sprint a squadre, quella d'argento nella staffetta e si è piazzata 5ª nella 10 km e 15ª nello skiathlon; ai Mondiali di Planica 2023 ha vinto la medaglia d'argento nella staffetta ed è stata 11ª nella 10 km, 7ª nella 30 km e 4ª nello skiathlon.
- Miglior piazzamento in classifica generale: 7ª nel 2023
- 12 podi (7 individuali, 5 a squadre):
- 6 secondi posti (3 individuali, 3 a squadre)
- 6 terzi posti (4 individuali, 2 a squadre)
Coppa del Mondo - competizioni intermedie
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- 4 podi di tappa:
- 1 vittoria
- 1 secondo posto
- 2 terzi posti
Coppa del Mondo - vittorie di tappa
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Legenda:
TC = tecnica classica
MS = partenza in linea