Katarina Ammitzbøll est diplômée en 1997 de l'université de Roskilde en sciences sociales, avec une spécialisation en économie publique et en développement international. Elle commence alors à travailler pour le programme des Nations unies pour le développement où elle occupe successivement différents postes, en Égypte, à New York et en Afghanistan. En 2004, elle reprend ses études et est diplômée l'année suivante d'un master en droit du développement international à l'université de Warwick. Elle travaille ensuite successivement pour l'Union européenne, l'OTAN et la société de conseils Control Risks(en), avant de rejoindre en 2007 le ministère des Affaires étrangères comme conseillère spéciale. Elle est recrutée en 2011 par la mission danoise aux Nations unies à Genève, puis rejoint le secteur privé en 2012, dont la société de conseil Deloitte et l'armateur Maersk[1].
Elle est élue députée au Folketing lors des élections législatives de , cette fois-ci dans la circonscription de Copenhague[4]. Elle devient alors entre autres, la porte-parole du groupe parlementaire conservateur pour les affaires européennes et le développement international[1]. En , elle annonce son départ du conseil municipal de Gentofte pour se consacrer à son mandat parlementaire[5].
En , avec le député Uffe Elbæk, ainsi que Thomas Rohden et Anders Storgaard, deux jeunes responsables d'une organisation critique de la Chine, elle aide Ted Hui(en), élu d'opposition à Hongkong sous le coup de poursuites pénales, à quitter le territoire pour s'exiler, une action formellement condamnée par la Chine. En raison de son implication, les services de renseignements danois lui ont recommandé de ne pas se rendre en Chine ou dans un pays disposant d'un traité d'extradition avec elle[6].
Elle est candidate à un second mandat lors des élections législatives du , mais ne parvient pas à être réélue, le seul siège remporté par son parti dans sa circonscription allant à la conseillère régionale Helle Bonnesen[7].
En , elle annonce son départ du Parti populaire conservateur pour rejoindre les Modérés, le parti centriste de l'ancien Premier ministre Lars Løkke Rasmussen[8]. En , elle quitte les Modérés pour rejoindre le parti libéral Venstre[9].
