Katrin Wundsam studierte Gesang an der Bruckner-Privatuniversität Linz und am Mozarteum Salzburg bei Ingrid Mayr. Als Ensemblemitglied der Oper Köln war die österreichische Mezzosopranistin u. a. als Prinz Orlofsky (»Die Fledermaus«), Sesto (»Giulio Cesare«), Hänsel, Nicklausse (»Les contes d’Hoffmann«), Carmen, Dorabella (»Così fan tutte«), Preziosilla (»La forza del destino«) und Ascanio (»Benvenuto Cellini«) zu hören. Des Weiteren verkörperte sie Barockpartien wie Penelope (»Il ritorno d’Ulisse«) und Ottavia (»L’incoronazione di Poppea«). Gastspiele führten sie bereits an die Hamburgische Staatsoper, die Oper Bonn, das Landestheater Linz, zu den Bregenzer Festspielen, den Salzburger Osterfestspielen, an die Semperoper Dresden sowie nach Shanghai. Im Konzertbereich debütierte sie mit Strawinskys »Les Noces« im Wiener Musikverein. Außerdem zählen Mozarts »Requiem«, Pergolesis »Stabat Mater«, Händels »Messiah«,  Bachs »Weihnachtsoratorium«, und Berios »Folk Songs« zu ihrem Repertoire. Neben einer Wiederaufnahme von Verdis »Rigoletto« wirkte sie im Sommer 2021 in Bregenz als Cerinto und Pèrside in Arrigo Boitos »Nerone« unter der Leitung von Dirk Kaftan mit.
In der aktuellen Spielzeit ist Katrin Wundsam als Der Pilger in Kaija Saariaho »L’amour de loin« und als Hänsel in Humperdincks »Hänsel und Gretel« an der Oper Köln zu erleben. Auf der Konzertbühne gastiert sie u. a. bei der Deutschen Radio Philharmonie und in Mendelssohns »Die erste Walpurgisnacht« in der Tonhalle Düsseldorf.