Уроженка Стокгольма, Катарина Карнеус обучалась вокалу в лондонском Trinity College of Music и Национальной оперной студии. В 1995 году она стала победительницей крупнейшего Международного вокального конкурса Cardiff Singer of the World, который открыл ей двери в крупнейшие оперные театры и концертные залы мира.
Концертные ангажементы певицы включают выступления на фестивалях в Зальцбурге, Эдинбурге, BBC Proms в Лондоне, Челтенхеме, с оркестром Берлинской филармонии, сольные программы в лондонском Wigmore Hall, нью-йоркском Lincoln Center, брюссельском La Monnaie, амстердамском Concertgebouw, в Сан-Франциско, Ванкувере и Вашингтоне. Как оперная исполнительница Катарина Карнеус выступала на сценах Лондонской Королевской оперы Covent Garden (Анний в «Милосердии Тита» Моцарта), Баварской Государственной оперы (Дорабелла в «Так поступают все» Моцарта, Секст в «Юлии Цезаре» Генделя, Графиня Гешвитц в «Лулу» Берга, Секст и Анний в «Милосердии Тита» Моцарта), нью-йоркской Metropolitan Opera (Варвара в «Кате Кабановой» Яначека, Розина в «Севильском цирюльнике» Россини), Английской национальной оперы (Ксеркс в одноименной опере Генделя), Парижской оперы (Дорабелла в «Так поступают все» и Мэг Педж в «Фальстафе» Верди), парижской Opera Comique («Кармен» Бизе), а также на сценах брюссельского La Monnaie, берлинской Deutsche Oper, Нидерландской оперы, Женевской оперы, Уэльской национальный оперы, Theatre du Chatelet в Париже и на Глайндборнском оперном фестивале. В числе дирижеров, с которыми выступала певица – Саймон Рэттл, Лорин Маазель, Айвор Болтон, Роджер Норрингтон, Франц Вельзер-Мёст, Марк Элдер и многие другие.
Репертуар певицы охватывает музыку трех столетий – от опер Генделя, Моцарта и Глюка до сочинений композиторов ХХ века (Равель, Дебюсси, Берг, Шрекер, Шимановский, Сибелиус). Обширная дискография певицы включает записи песен Малера, Р. Штрауса и Р. Маркса для EMI Classics, вокального цикла «Летние ночи» Берлиоза для BBC, песен Сибелиуса для Hyperion, «Любовных песен» Шимановского с Берлинским филармоническим оркестром под управлением Саймона Рэттла.
В числе важнейших ангажементов певицы последнего времени – партии Композитора в «Ариадне на Наксосе» Р. Штрауса в Женевской опере, Брангены («Тристан и Изольда» Вагнера) на Глайндборнском фестивале, Елизаветы в «Марии Стюарт» Доницетти в Берлинской Государственной опере, Ганзеля в «Ганзеле и Гретель» Хумпердинка вместе с Берлинским филармоническим оркестром под руководством Марка Элдера.
В 2010 году увидят свет две новые записи певицы – песенные циклы Малера с Готенбургским симфоническим оркестром под управлением Сюзанны Маллки и Восьмая симфония Малера с Симфоническим оркестром Сан-Франциско под управлением Майкла Тилсона Томаса. В числе будущих выступлений певицы – партии Донны Эльвиры («Дон Жуан» Моцарта) в Лондонской Королевской опере Covent Garden, Юдит («Замок герцога Синяя Борода» Бартока) на Бергенском фестивале, Ксеркса («Ксеркс» Генделя) в Стокгольмской Королевской опере, американское турне с Симфоническим оркестром Сан-Франциско и серия сольных концертов в Европе.