Katrin Ambrosius studierte an der Hochschule für Musik und Theater "Felix Mendelssohn Bartholdy". Am Tschaikowsky-Konservatorium rundete sie nach dem Staatsexamen in Leipzig ihre solistische Ausbildung bei Prof. Besrodny und Prof. Kryssa in Moskau mit dem Solistendiplom ab.
Ihre Orchesterlaufbahn begann mit einem Aushilfsvertrag beim Gewandhaus zu Leipzig, als Mitglied der 1. Violine im MDR Sinfonieorchester und der Staatlichen Philharmonie Hamburg und bei den Münchner Philharmonikern.
Bei ihrer langjährigen Tätigkeit als Violinsolistin im europäischen Raum begleitet sie stets ihre Giovanni-Battista-Gabrielli-Violine von 1769. Als Karnmermusikerin ist sie mit ihren eigenen Ensembles vom Duo bis zum Quintett unterwegs.