Katja Riemann empezó estudiando Danza en la Escuela Lola Rogge de Hamburgo. Cuando ya estudiaba Interpretación, Peter Beauvais le ofreció su primer papel en un telefilme y después trabajó regularmente en los escenarios de Múnich y Berlín, además de rodar con jóvenes directores como Katja von Garnier, Rainer Kaufmann, Hans-Christian Schmid y Rainer Matsutani. Ha protagonizado o coprotagonizado varias películas de Margarethe von Trotta: Rosenstrasse, por la que ganó la Copa Volpi en el Festival de Venecia; Ich bin die andere, y El mundo abandonado.

Filmografía sucinta
2017 - OLVÍDATE DE NICK (Margarethe von Trotta)
- HIGH SOCIETY (Anika Decker)
2016 - SMS FÜR DICH (Karoline Herfuth)
2015 EL MUNDO ABANDONADO (Margarethe von Trotta)
- ¡UPSSS! ¿DÓNDE ESTÁ NOÉ (Toby Genkel, Sean McCormack)
2014 - COMING IN (Marco Kreutzpaintner)
2012 - DAS WOCHENENDE (Nina Grosse)
2011 DER VERDINGBUD (Markus Imboden)
2007 - EIN FLIEHENDES FERD (Rainer Kaufman)
- LA MARCA DEL LOBO (Katja von Garnier)
2006 - ICH BIN DIE ANDERE (Margarethe von Trotta)
2003 - ROSENSTRASSE (Margarethe von Trotta) (Mejor Actriz, Premios del Cine Europeo - Mejor Actriz, Festival de Venecia)
1999 - LONG HELLO AND SHORT GOODBYE (Rainer Kaufman)
1997 - LA FARMACÉUTICA (Rainer Kaufman) (Mejor Actriz Protagonista, Premios del Cine Alemán)
1995 - TODOS AMAN A ALGUIEN ALGUNA VEZ (Rainer Kaufman) (Mejor Actriz, Premios del Cine Bávaro - Mejor Actriz Protagonista, Premios del Cine Alemán)
1994 - EL HOMBRE DESEADO (Sönke Wortmann)