Катя Динева е родена в семейството на актьора Христо Динев. Учи актьорско майсторство във ВИТИЗ "Кръстю Сарафов", заедно с Коста Цонев, Георги Калоянчев и Рангел Вълчанов, в класа на Стефан Сърчаджиев, което завършва през 1952 г.

Дебютира с ролята на Целия в постановката "Както ви харесва" от Шекспир. Играе на сцените на театрите в Бургас (1952-1953 г.), Варна (1953-1957 г. и 1958-1991 г.) и Русе (1957-1958 г.). Като името ѝ се свързва с Драматичния театър "Стоян Бъчваров" във Варна.