Sie ist eine anerkannte Theater- und TV-Schauspielerin: Katharina Müller-Elmau. Nach ihrer Schauspiel- und Gesangsausbildung arbeitete Katharina Müller-Elmau, Spross einer Schauspieler und Sängerfamilie, von 1988 bis 1997 am Bayerischen Staatsschauspiel. So war sie etwa in der Rolle der Gräfin Olivia in William Shakespeares "Was ihr wollt" zu sehen, spielte in Henrik Ibsens "Hedda Gabler", sowie in Victor Hugos "Der Glöckner von Notre Dame".
Bereits seit Ende der 80er Jahre nahm Katharina Müller-Elmau immer wieder Rollen fürs Fernsehen. Man sah sie in Sönke Wortmanns Kurzfilm "3 D" (1988), ein Jahr später spielte sie neben Ulrike Folkerts alias Kommissarin Lena Odenthal in der "Tatort"-Episode "Tatort - Die Neue". Mit Sönke Wortmann arbeitete sie 1990 erneut zusammen, diesmal in der Komödie "Eine Wahnsinnsehe" mit Barbara Auer und Thomas Heinze.
Doch erst 1995 war Katharina Müller-Elmau in ihrem ersten Kinofilm zu sehen: In der Komödie "Japaner sind die besseren Liebhaber", das Regiedebüt von Philipp Weinges, spielte sie die schöne Unternehmensberaterin Theamarianne, die einige Herren aus Fernost gefügig machen soll. Außerdem verkörperte sie im gleichen Jahr in dem Thriller "Patricias Geheimnis" die schöne Ellen, die mit Patricia alias Petra Kleinert für einen Escort-Service arbeitet. Danach wirkte sie in weiteren Fernsehfilmen wie "Tod eines Callgirls" (1997) von Erwin Keusch, "Blind Date - Flirt mit Folgen" (1997) von Anno Saul oder "Eine ungehorsame Frau" (1998, mit Veronica Ferres) von Vivian Naefe mit. 1999 folgten zwei Kinofilme: Hans-Christian Schmids "Crazy" und Joseph Vilsmaiers lang erwartete Verfilmung des Lebens von Marlene Dietrich, "Marlene". Ab 2019 übernahm sie die Rolle der Revierleiterin Sabine Kaiser in der ARD-Vorabendserie "Hubert ohne Staller".
Weitere Filme mit Katharina Müller-Elmau: "Lebenslang ist nicht genug" (1996), "Todas - Am Rande des Paradieses" (1996), "Frankfurter Kreuz" (1997), "Paul und Clara - Liebe vergeht nie" (1999), "Sex oder Liebe?" (1999), "Mein absolutes Lieblingslied", "Gibt es die wahre Liebe?", "Tanners letzte Chance" (alle 2000), "Wilder Hafen Ehe" und "Herz im Kopf" (beide 2001), "Polizeiruf 110 - Henkersmahlzeit", "Die Verbrechen des Professor Capellari - Stachel im Fleisch" (beide 2002), "Tatort - Das Phantom" (2003), "Unter weißen Segeln - Urlaubsfahrt ins Glück", "Ein Baby zum Verlieben", "Kommissarin Lucas - Vertrauen bis zuletzt" (alle 2004), "Mein Vater, seine Neue und ich", "In Liebe eine Eins" (beide 2005), "Liebes Leid und Lust", Rettet die Weihnachtsgans" (beide 2006), "Die Verzauberung", "Polizeiruf 110 - Taubers Angst" (beide 2007), "Unter Verdacht - Brubeck" (2008), "Der Tiger oder was Frauen lieben!", "Tatort - Bittere Trauben", "Nichts als Ärger mit den Männern" (alle 2009), "Schutzlos", "vincent will meer", "Kreutzer kommt", "Tatort - Nie wieder frei sein" (alle 2010), "Die Trödelqueen - Gelegenheit macht Liebe", "Mein eigen Fleisch und Blut", "Das dunkle Nest" (alle 2011), "Nägel mit Köppen" (2012), "Der Kaktus" (2013).