Katrin Beyer étudie le génie civil à l'ETH de Zurich où elle obtient un diplôme avec mention en 2001. Elle travaille ensuite deux ans pour l'entreprise ARUP, à Londres, sur des projets liés à la dynamique des structures, aux impacts et à l'analyse sismique. En 2003, elle réalise un master en génie sismique à l'Institut universitaire d'études supérieures de Pavie, en Italie, suivi d'un doctorat, obtenu à l'Université de Pavie en 2007. Elle retourne ensuite à l'ETH de Zurich pour y effectuer un postdoctorat.
Elle rejoint l'EPFL en 2010 au titre de professeure assistante tenure track en génie civil, au sein de la Faculté de l'environnement naturel, architectural et construit (ENAC). Elle y crée le Laboratoire du génie parasismique et dynamique des structures (EESD). Ses recherches se focalisent sur le comportement sismique des structures en maçonnerie non renforcée, avec une attention particulière pour les structures historiques qui n'ont pas été conçues pour les charges sismiques. Son groupe de recherche utilise des essais expérimentaux à grande échelle et des méthodes numériques pour faire progresser la compréhension du comportement sismique de ces structures. Katrin Beyer est promue au titre de professeure associée en 2017. Elle est membre du comité exécutif de l'Association européenne pour le génie parasismique et cofondatrice de la start-up SwissInspect.
Elle a présidé le comité stratégique Open Science de l'EPFL de 2017 à 2021 et le groupe de travail Open Research Data (ORD) du domaine des EPF en 2020 et 2021. Ce groupe de travail a rédigé un livre blanc sur l'ORD dans le domaine des EPF et lancé un programme de 15 millions de francs suisses pour mettre en œuvre les recommandations du document. Katrin Beyer a été vice-doyenne de la Faculté ENAC pour l'open science et la digitalisation de 2020 à 2023. Fin 2023, elle a été nommée doyenne de la Faculté ENAC pour un mandat de quatre ans à compter du 1er janvier 2024.