Caterina Piva va començar la seva formació artística al teatre dramàtic, graduant-se en Actuació el 2009 i en Canto Operístic el 2017 a Milà. Va guanyar el premi en "Noves Veus" a la 69a edició del Concurs As.Li.Co.
Va assistir a un curs de especialització al Teatro alla Scala, debutant com Annina a La traviata sota la direcció de Myung-Whun Chung. Posteriorment, va cantar La Ciesca a Gianni Schicchi i Maddalena a Rigoletto. Al Teatro del Maggio Musicale Fiorentino va interpretar rols com Fenena (Nabucco), Maddalena (Rigoletto) i Emilia (Otello), sota directors com Zubin Mehta i John Eliot Gardiner.
A l'estiu de 2022 va debutar al Festival de Salzburg com La Ciesca a Il trittico. També va participar en la nova producció de Fedora a La Scala i va debutar com Prinz Orlofsky a Die Fledermaus al Teatro Carlo Felice.
El 2023, va cantar Cherubino al Royal Opera House a Muscat i Smeton a Anna Bolena. Va tornar a Salzburg com a Dama de Lady Macbeth (Macbeth) i va participar al Festival Verdi di Parma. Recentment, va cantar Pulcinella i Stabat Mater en diversos teatres, i va debutar com Aristea a L’Olimpiade a París i com Charlotte a Werther al Teatro Carlo Felice de Genova. Entre els seus propers compromisos trobem Roméo et Juliette al Teatro di San Carlo o Carmen al Teatro Carlo Felice, entre d’altres.
Debuta al Gran Teatre del Liceu.