Katharina Thoma ist eine international erfolgreiche Opernregisseurin. Ihre Regiearbeiten sind geprägt von Musikalität, psychologischer Durchdringung und ausgefeilter Personenregie und führten sie bereits an namhafte europäische Opernhäuser.
Sie inszenierte u.a. an der Royal Opera Stockholm (Tristessa), an der Göteborg Opera (Hänsel und Gretel), der Malmö Opera (Vanessa, Carmen), der Folkopera Stockholm (Madame Butterfly), der Opéra national du Rhin, Straßburg (La Clemenza di Tito), beim Glyndebourne Festival (Ariadne auf Naxos) sowie am Royal Opera House Covent Garden, London (Un ballo in maschera).
An der Oper Frankfurt inszenierte sie u.a. Wagners Tristan und Isolde, Martha von Flotow, Mozarts La finta giardiniera und Die Banditen von J. Offenbach. Außerdem arbeitete sie an den Opernhäusern in Köln, Leipzig, Karlsruhe, Kassel u.a. An der Oper Dortmund war sie von 2011–2014 Hausregisseurin.
Katharina Thoma studierte Klavier an der Musikhochschule Lübeck. Angeregt durch ihre musikalische Ausbildung und durch ihre Tätigkeit als Liedbegleiterin und Korrepetitorin, interessierte sie sich zunehmend für Oper und Opernregie und wurde Regieassistentin am Staatstheater Kassel (2002 -04), dann an der Oper Frankfurt (2004–2008), wo sie mit Regisseuren wie Richard Jones, Keith Warner und Christof Loy arbeitete.
2007 erhielt sie den 2.Preis beim Europäischen Opernregie-Preis der Camerata Nuova für ein Konzept zu Rusalka von Dvořák. Ihre ersten größeren Regiearbeiten waren die Uraufführung Piero – Ende der Nacht von Jens Joneleit bei der Münchener Biennale und Vanessa von Samuel Barber an der Malmö Opera (später nach Frankfurt übernommen).
Ein weiterer Schwerpunkt ihrer Arbeit liegt auf der szenischen Ausbildung junger Sänger für die Opernbühne. Von 2008–2012 war Katharina Thoma Dozentin für szenischen Unterricht an der Musikhochschule Mainz. 2018 hatte sie eine Gastprofessur an der Kunstuniversität Graz, und seit Oktober 2019 ist sie Professorin an der Hochschule für Musik Würzburg und Leiterin der dortigen Opernschule.