Kateryna Sokolova schloss ihr Studium an der Royal Central School of Speech and Drama in London ab. Es folgten Assistenzen an der Deutschen Oper Berlin, am Theater an der Wien, an De Nationale Opera in Amsterdam und am Schauspielhaus Zürich. Dabei arbeitete sie mit Regisseuren wie Christof Loy, René Pollesch, Hans Neuenfels, Damiano Michieletto und Stefan Herheim zusammen.
2014 inszenierte sie ihre erste Arbeit am Schauspielhaus Zürich mit dem Titel Ein Held unserer Zeit. Es folgten u. a. Le Nozze di Figaro am Schlosstheater Schönbrunn sowie Paul Hindemiths Sancta Susanna am Wiener Konzerthaus und in Baltimore, unter der musikalischen Leitung von Marin Alsop. In der Spielzeit 2020/21 co-inszenierte sie Le Nozze di Figaro am Theater an der Wien. Am Theater Freiburg folgten Das schlaue Füchslein, Rusalka, Hänsel und Gretel. Kommende Projekte sind u. a. Richard III, Luisa Miller und Der Rosenkavalier.
Seit dem Wintersemester 2019/20 unterrichtet sie am Institut für Gesang und Musiktheater der Universität für Musik und darstellende Kunst Wien.