Katrin Gerstenberger wurde in Halle an der Saale geboren. Ihre Kindheit und Jugend waren von Leistungssport und Musik geprägt. Nach dem Abitur studierte sie in Weimar Gesang bei Frau Prof. Gudrun Fischer. 1990 gewann sie den ersten Preis beim Nationalen Opernsängerwettbewerb und trat ihr erstes Festengagement an den Bühnen der Stadt Gera an, wo sie als Azucena ("Il trovatore") debütierte.
Seit 1993 gehört sie zum festen Ensemble am Staatstheater Darmstadt. Hier sang sie alle wichtigen Partien im Mezzofach, bis sie ab 2004 einen Fachwechsel zum dramatischen Sopran vollzog. Es folgten große Partien wie Antigonae (Orff), Turandot, Abigaille, Kundry, Leonore ("Fidelio") und Brünnhilde im kompletten "Ring des Nibelungen" 2011. Im April 2014 wurde sie zur Kammersängerin ernannt.
In der aktuellen Spielzeit ist sie u.a. als Ulrica ("Ein Maskenball") zu erleben.

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