Katja Studt wurde am 3. August 1973 in Hamburg geboren, wo sie das Grootmoor Gymnasium besuchte. Mit 13 Jahren meldete sie sich auf eine Zeitungsannonce und erhielt in Dieter Wedels TV-Dreiteiler "Wilder Westen inclusive" (Ausstrahlung 1988) über eine Familie und ihre turbulente USA-Reise die Rolle der Tochter. 1989 war Katja Studt bereits in ihrer ersten Hauptrolle zu sehen, in Hans W. Geißendörfers "Bumerang, Bumerang" (1989), in dem sie eine Gymnasiastin spielt, die spontan einen bayrischen Landtagsabgeordneten entführt. In der Fernsehserie "Clara" (1993) spielte sie die Titelrolle, eine Schülerin und leidenschaftliche Reiterin.

1994 erhielt Katja Studt den Max-Ophüls-Preis als beste Nachwuchsdarstellerin für ihre Leistung in Tom Tykwers Debütfilm "Die tödliche Maria". Als Maria im Alter von 16 bekommt sie darin von ihrer Kinderfrau einen afrikanischen Fetisch geschenkt und macht diesen zu ihrem imaginären Freund, worauf sich ihr Schicksal auf magische Weise mit der Holzfigur verbindet.

Im Laufe der 1990er Jahre war Studt auch in zahlreichen TV-Serien und -Reihen zu sehen, darunter etwa "Tatort", "Die Kommissarin", "Ein Fall für zwei" sowie die erste Folge der ZDF-Kultserie "Wilsberg", "Und die Toten lässt man ruhen" (1995).

1999 hatte sie sowohl eine Nebenrolle im aufwändig produzierten deutsch-italienisch-französischen Zweiteiler "Balzac – Ein Leben voller Leidenschaft" mit Gerard Depardieu in der Hauptrolle als auch in István Szabós mehrfach preisgekröntem Spielfilm "Sunshine - Ein Hauch von Sonnenschein", der die Geschichte einer ungarischen jüdischen Familie über drei Generationen hinweg erzählt, von den Anfängen der Doppelmonarchie bis zum ungarischen Volksaufstand. Für den TV-Film "Mörderinnen" von Pepe Danquart wurde Studt 2001 als Beste Schauspielerin für den Deutschen Fernsehpreis nominiert.

Es folgten Rollen in weiteren prominenten Kinofilmen wie etwa Sandra Nettelbecks preisgekröntes romantisches Drama "Bella Martha" (2001) und Rolf Schübels Klon-Sci-Fi "Blueprint" (2003), doch auch in Fernsehfilmen war sie weiterhin zu sehen, zum Beispiel in "Der Weiße Afrikaner" (2004) und "Hengstparade" (2005).

Nach ihrem ersten Theaterauftritt 2005 in Gil Mehmerts Inszenierung von Kaurismäkis "Der Mann ohne Vergangenheit" an den Hamburger Kammerspielen hatte Katja Studt weiterhin zahlreiche Rollen im Fernsehen, darunter weitere Auftritte im "Tatort", in "Notruf Hafenkante", "Der Alte" und "Wilsberg" sowie eine Hauptrolle in der erfolgreichen Serie "Die Stein" (2008-11), in der sie die jüngere Schwester der Titelfigur verkörperte.

In Martin Enlens TV-Film "Über den Tag hinaus" (2015), der beim Festival des deutschen Films in Ludwigshafen den Publikumspreis gewann, spielte sie die Hauptrolle einer Taxifahrerin, die auf einer langen Tour mit einem todgeweihten Psychiater (Horst Sachtleben) mit ihren eigenen Problemen konfrontiert wird. Mit Fatih Akin drehte sie das düstere Drama "Der goldene Handschuh" über den Hamburger Serienmörder Fritz Honka. Darin spielt sie eine Putzfrau, in die Honka sich verliebt.

Als Mutter der jungen Hauptfigur (Luna Wedler) war sie in Aron Lehmanns erfolgreicher Adaption von Mariana Lekys Roman "Was man von hier aus sehen kann" (2022) zu sehen, dessen Ensemble beim Hessischen Film- und Kinopreis mit dem Schauspieler*innenpreis geehrt wurde.  

Katja Studt lebt in Hamburg-Volksdorf.