Rođena u mađarskom gradu Vesprimu, 1811. godine, Katarina Ivanović je odrastala u uglednoj i dobrostojećoj porodici. Detinjstvo i mladost je provela u obližnjem Stonom Beogradu, gde je počela da razvija sklonost ka umetnosti, a posebno interesovanje pokazuje prema slikarstvu.
U želji da postane slikarka, nije imala podršku svojih roditelja, jer to nije bilo zanimanje kojim su se bavile žene tog vremena. Međutim, njen slikarski talenat su podržale mecene, koje su joj pružile pomoć da se školuje i usavršava. Pa je tako, zahvaljujući finansijskoj potpori trgovca Georgija Stankovića, imala priliku da pohađa časove crtanja i slikanja kod tada najboljeg mađarskog slikara, Jozefa Peškija. U tom periodu je nastao i njen prvi poznati slikarski rad „Autoportret“.
Nešto kasnije, njen dar za slikanje je prepoznala uticajna i imućna mađarska grofica Čaki, koja joj je omogućila nastavak školovanja na prestižnoj Bečkoj likovnoj akademiji, koju su u to vreme pohađali samo muškarci. Tokom svog boravka u austrijskoj prestonici, Katarina se upoznaje sa intelektualnim krugovima Srbije i Austrougarske, te je tamo imala moralnu podršku Vuka Karadžića i kruga ljudi okupljenih oko njega, a posebni podršku joj je pružio pesnik Sima Milutinović Sarajlija.
Osim što je što je proširila krug svojih prijatelja, Katarina Ivanović je svoje studije u Beču iskoristila i kako bi se upoznala sa idejama nacionalnog preporoda, a budući da je bila pretplaćena na srpske novine i knjige, upoznaje se sa kulturom iz koje je i sama potekla. Otuda se javila njena snažna želja da slika motive iz nacionalne prošlosti i s tom idejom su nastale kompozicije kao što su „Srpski Omir“ i „Slepi srpski guslar“.
Nakon završenih studija, putovala je i usavršavala se u mnogim stranim zemljama poput Holandije, Francuske i Italije, gde stiče nove slikarske uzore za rad na istorijskim kompozicijama. Godinu dana je boravila i u Beogradu, u kojem je naslikala portrete nekih značajnih ličnosti tog doba. Ipak, njene prvobitne ambicije su bile da će u svojoj rodnoj zemlji slikati velike istorijske kompozicije, ali se one nisu ispunile, budući da njena zamisao nije bila najbolje prihvaćena u dvorskim krugovima, a ni i u samoj beogradskoj sredini. Iz tog razloga, ubrzo napušta srpsku prestonicu i vraća se u svoj rodni grad, Stoni Beograd, gde je ostala do kraja života.
Tokom svog života naslikala je ukupno 38 slika, a korpus njenih dela u najvećoj meri čine portreti, slike iz svakodnevnog života, mrtva priroda i istorijske kompozicije. Ostala je upamćena kao prva žena sa ovih prostora koja je uradila portret druge žene, kao i prva žena koja je naslikala mrtvu prirodu. Većinu svojih dela je poklonila Narodnom muzeju u Beogradu i Matici Srpskoj, što je doprinelo tome da ostane upamćena i kao prva žena koja je, za života, otadžbini zaveštala svoja dela, ali i novac da brinu o njima.
Zahvaljujući pravniku i istoričaru, Nikoli Krstiću, prva je žena izabrana za počasnog člana Srpskog učenog društva, čime je postala prva žena akademik u Srbiji.
Nakon smrti 1882. godine, Katarina Ivanović je prvobitno sahranjena u rodnom Stonom Beogradu, da bi inicijativom Društva prijatelja Narodnog muzeja, njeni posmrtni ostaci bili preneti 1967. godine u Beograd.
