Катарина Тимглас родилась в Мальмё. Заниматься хоккеем начала в возрасте пяти лет по примеру старшего брата (Андреас) и брата-близнеца (Стефан). С 2001 года Тимглас начала играть за клуб «Лимхамн» в первом дивизионе женского чемпионата Швеции. В сезоне 2002/03 Катарина дебютировала за сборную Швеции. В финальном раунде чемпионата 2004 года Тимглас забросила 4 шайбы и помогла «Лимхамн» выйти в финал, завершившийся победой соперника — клуба АИК. В сезоне 2004/05 она усиленно готовилась к домашнему чемпионату мира. На мировом первенстве шведская сборная впервые в своей истории вошла в тройку призёров, завоевав бронзовые медали. В конце 2004 года Катарина сыграла за свою новую команду АИК в победно завершившимся Кубке европейских чемпионов. Впоследствии она ещё трижды подряд становилась победителем Кубка[2]. В сезоне 2005/06 Тимглас вошла в окончательный состав сборной Швеции для участия на Зимних Олимпийских играх 2006. Она забросила одну шайбу и помогла своей команде осуществить главную сенсацию турнира, заключающейся в выходе шведок в финал, где они проиграли сборной Канады[3].
В сезоне 2006/07 Тимглас стала чемпионкой Швеции в составе АИКа. В апреле 2007 года она вместе со сборной завоевала третью подряд медаль на крупных международных турнирах, завоевав «бронзу» чемпионата мира 2007. В следующе году Катарине предстояло играть в новой женской лиге — Рикссериен. АИК выиграл регулярный чемпионат, но проиграл в финале плей-офф «Сегельторпу» со счётом 2:5[4]. Тимглас сыграла на чемпионате мира 2007, на котором сборная Швеции заняла 5-е место. В сезоне 2008/09 Катарина набрала 23 (10+13) результативных балла в 18-ти играх регулярного чемпионата. В плей-офф она помогла АИКу выиграть очередной чемпионский титул. Перед чемпионатом мира 2009 Тимглас была назначена ассистентом капитана сборной. Шведская сборная боролась за бронзовые медали, но проиграла в матче за 3-е место сборной Финляндии. В сезоне 2010/11 Катарине предстояло играть на Зимних Олимпийских играх 2010 в Ванкувере. Тимглас стала лидером турнира по количеству штрафных минут. В матче со сборной Канады она ударила по лицу защитника соперниц Меган Миккелсон. В проигранном матче за 3-е место против сборной Финляндии Катарина нанесла удар по маске вратарю Нооре Рятю[5]. После завершения сезона 2010/11 она объявила о завершении карьеры из-за травмы[6].
После завершения карьеры, Тимглас решила стать хоккейным судьёй. В сезоне 2013/14 она судила матчи Универсиады 2013[7]. В следующим сезоне Катарина вошла в список рефери на чемпионат мира 2015, проводимый в Мальмё[8]. По ходу турнира она получила назначение на финальный матч. В 2017 году она судила финал юниорского чемпионата мира[9]. В следующем году она впервые участвовала на Олимпиаде в качестве судьи. Во время соревнования стало известно, что Тимглас будет работать на финальном матче. Таким образом, шведка принимала участие в двух финалах Олимпийских игр, в качестве хоккеистки и игрока[6]. В марте 2018 года, перед финалом женского чемпионата Швеции, на назначенную на матч Катарину была направлена критика со стороны главного тренера «Лулео» Фредрика Гладера. Он считал, что судья будет предвзят в решающем матче из-за своей дружбы со спортивным директором соперника «Линчёпинга» Ким Мартин Хассон[10]. В 2020 году она приняла участие в акции Международной федерации хоккея на льду (ИИХФ), в которой известные хоккейные деятели записывали послания болельщикам во время пандемии COVID-19[11].
Катарина Тимглас характеризовалась отличным видением игры. Она могла полезно сыграть как в нападении, так и в защите. Недостатком являлась невысокая скорость хоккеистки[12].