Katharina Wilberg wurde 1976 in Regensburg geboren und wuchs in Schleswig-Holstein auf. Nach dem Schulbesuch in Rendsburg absolvierte sie von 1999 bis 2002 ihre Ausbildung an der Schule für Schauspiel Hamburg.

Erste Engagements führten sie unter anderem an das Bremer Theater sowie an das Ernst Deutsch Theater Hamburg. Weitere frühe Stationen waren das Tourneetheater Euro-Studio Landgraf und Sommerengagements, etwa bei den Burgfestspielen in Bad Vilbel. Von 2004 bis 2007 war Katharina Wilberg festes Ensemblemitglied an der Landesbühne Hannover. Dort debütierte sie als Lulu im gleichnamigen Stück von Wedekind und war unter anderem als Lämmchen in „Kleiner Mann – was nun?“ sowie in der Revue „Für mich soll’s rote Rosen regnen“ zu sehen.

Zur Spielzeit 2007/2008 wechselte sie fest an das Theater für Niedersachsen, dem sie bis 2020 angehörte. In dieser Zeit verkörperte sie zahlreiche große Rollen, darunter Agnes in „Die Familie Schroffenstein“, Marianne in Horváths „Geschichten aus dem Wiener Wald“, Minna in „Minna von Barnhelm“, Mary Smith in „Die Glasmenagerie“, Beatrice in „Viel Lärm um nichts“, Lady Macbeth in „Macbeth“, Patricia in „Venus im Pelz“, Ida in „Buddenbrooks“, Cornelia in „Fabian – Der Gang vor die Hunde“ sowie Daja in „Nathan der Weise“. Zudem war sie in „Gift – Eine Ehegeschichte“, „Phantom (Ein Spiel)“ und „Der Kirschgarten“ zu erleben.

2009 wurde Katharina Wilberg für ihre Darstellung der Marianne in „Geschichten aus dem Wiener Wald“ für den Deutschen Theaterpreis DER FAUST in der Kategorie „Darstellerische Leistung Schauspiel“ nominiert.

In der Spielzeit 25|26 zu sehen in

• „Ein Sommernachtstraum“
• „Amsterdam“