Mit zwölf Jahren erlernte Kathrin beim Vater der ehemaligen Biathletin Simone Hauswald den Biathlonsport. In der Weltcup-Saison 2006/07 startete der Youngster zum ersten Mal bei den Senioren und erreichte schon im ersten Rennen (Einzel) einen Platz in den Punkterängen. Anfang März 2007 stürmte Kathrin im Schlusssprint in Lahti als Dritte erstmals auf das Podest. Diesen Rang konnte sie drei Rennen später als Zweite nochmals verbessern. Ihr erster Weltcup-Sieg folgte mit der deutschen Staffel in Oberhof im Jahr 2008. Den ersten Einzelerfolg erreichte Kathrin im März 2008 in der Verfolgung in Chanty-Mansijsk, wo sie einen Tag später auch den Massenstart gewann. Aufgrund einer hartnäckigen Fußverletzung startete die Balingerin in der Saison 2009/2010 zunächst im IBU-Cup und nahm an den Biathlon-Europameisterschaften in Otepää teil. Dort wurde Kathrin Lang Europameisterin im Einzel sowie mit der Staffel. Zum Auftakt der Saison 2010/2011 gewann sie bei den Deutschen Meisterschaften in Oberhof den Titel im Massenstart, in Willingen auch in der Verfolgung. Die Saison 2011/12 beendete sie wegen ihrer Schwangerschaft vorzeitig. Seit Juni 2012 ist Kathrin Lang mit dem früheren Biathleten Toni Lang verheiratet, Mitte Juli 2012 kam ihre Tochter zur Welt.