Caterina Sagna inizia come interprete nella Compagnia Sutki di Torino, sotto la direzione di Anna Sagna. Nel 1980 entra a far parte della Compagnia di Carolyn Carlson al Teatro La Fenice di Venezia e partecipa a diversi spettacoli di Jorma Uotinen.
Nel 1987 fonda la Compagnia Nadir e avvia un ciclo di coreografie, che durerà dieci anni, ispirate ad opere letterarie, tra cui Les Bonnes di Jean Genet per lo spettacoloLemercier nel 1988, La voce Umana di Jean Cocteau (1989), Lenz di Georg Büchner (1990), Quaderni in ottavo di Franz Kafka (1991), gli scritti di Corrado Bertoni per Le sommeil des malfaiteurs (1992), le Elegie di Duino di Rainer Maria Rilke per Le passé est ancore à venir (1993) e i pensieri di Paul Valéry per La migration des sens (1995). Unica eccezione di questo periodo è Isoi (1994), spettacolo sulla similitudine, realizzato con la sorella Carlotta Sagna.
Questa prima fase di lavoro, caratterizzata da una ricerca introspettiva e visionaria, si conclude nel 1999 con una trilogia composta dai due soli Cassandra (sul testo di Christa Wolf) e Esercizi spirituali (da Ignazio di Loyola, interpretato dalla coreografa), e dal duo La testimone, realizzato con la sorella Carlotta Sagna, su testi originali di Lluïsa Cunillé.
Nel 2000, Caterina Sagna fonda in Italia l’Associazione Compagnia Caterina Sagna.
Con la creazione de La Signora (2000), inizia un nuovo periodo caratterizzato da un aspetto inedito della coreografa, quello dell’umorismo e dell’ironia. Segue Transgedy, assolo per Alessandro Bernardeschi creato al Festival d’Avignon (Vif du Sujet) nel 2001, anno che segna l’inizio della collaborazione con Roberto Fratini Serafide, autore dei testi e della drammaturgia di Sorelline (tratto da Piccole donne di Luisa May Alcott), Relazione Pubblica, realizzato in collaborazione con Carlotta Sagna (2002), e Heil Tanz!(2004). Nel giugno 2002, Caterina Sagna ha ricevuto dalla SACD il premio “Nouveau talent chorégraphique”.
Nel 2005 trasferisce la compagnia a Rennes (Francia) dove Basso Ostinato debutta il 7 novembre 2006, per il festival Mettre en scène del TNB (Théâtre National de Bretagne). Per questo ha ricevuto il “Grand Prix du Syndicat de la Critique” per la stagione 2006-2007.
Nel giugno 2008 per Napoli Teatro Festival Italia crea P.O.M.P.E.I 1° scavo; nel novembre dello stesso anno al Théâtre Garonne di Toulouse completa l’opera con la creazione di P.O.M.P.E.I 2° scavo.
Nel gennaio 2010, va in Venezuela per trasmettere « La Signora » ai danzatori della compagnia « Rio Teatro Caribe de Caracas ».
Partecipa a Inteatro Festival nell’edizione 2003 con Relazione pubblica