Katharina Sieverding étudie la sculpture avec Joseph Beuys à l’Académie des beaux-arts de Düsseldorf dans les années 1960. Elle poursuit ses études aux États-Unis, en Chine, puis en URSS. Son travail porte sur l’identité, l’individu au sein de la société, les événements politiques, les phénomènes de la nature, les processus biologiques. Ses photographies monumentales (jusqu’à 6 mètres de haut) jouent sur l’agrandissement et la multiplication des images, les contrastes, la surimpression, la solarisation, l’intensité lumineuse. Pour l’artiste, l’essentiel des clichés ne naît pas dans l’appareil mais dans la tête, grâce aux « possibilités optiques formulées par la pensée ». Vers le milieu des années 1970, s’appuyant sur des photographies de presse et des images télévisées, elle conçoit de grands tableaux photographiques, mêlant images et textes, ayant pour thèmes l’identité féminine et les événements politiques de l’histoire allemande et américaine. Son sujet de prédilection reste néanmoins l’autoportrait, qu’elle considère comme un moyen de transmettre une vision artistique du monde.

Ainsi, en 1973-1974, elle réalise une série de photographies, Transformer I/II, qui exploite l’ambivalence masculin/féminin en combinant des autoportraits retravaillés et des portraits maquillés de son conjoint, Klaus Mettig ; de ce procédé apparaissent des visages hybrides, brouillant les frontières du genre jusqu’à rendre impossible toute distinction. Le travestissement acquiert ici une dimension politique et met en œuvre une réflexion sur la constitution du sujet, en suggérant la présence des deux genres en chaque individu, une expression de la perception de soi qui n’exclut pas l’autre. Cette série est exposée en 1974 à la Kunsthalle de Lucerne dans l’exposition d’avant-garde Transformer, Aspekte der Travestie, où la photographe est la seule artiste femme. Son image était déjà présente dans Life-Death (1969) – l’un de ses tout premiers films, tourné en 16 mm et présenté en 1972 à la Documenta 5 de Kassel –, où elle questionne les dimensions existentielles de son identité, en alliant son propre travestissement à celui d’une autre personne. K. Sieverding est, avec Martha Rosler, Valie Export, Carolee Schneeman et Ana Mendieta, l’une des premières artistes à avoir travaillé sur la perception du corps féminin et les identités de genre.

En 1976, elle part à New York pour participer au programme de l’Independent Study du Whitney Museum of American Art ; elle suit également des cours à la New School for Social Research et obtient un diplôme de sciences politiques et sociales en 1977. De retour en Allemagne dans les années 1980, elle reprend ses autoportraits des années 1960 et y insère d’anciens portraits dans de nouveaux agencements : elle se présente de face, en très gros plan, le visage rigide au regard figé, dans un bain de lumière rouge, parfois solarisée ; seuls le maquillage et les cheveux, lorsque le cadrage les rend visibles, modifient la composition de la photographie. Dans Die Sonne um Mitternacht schauen X/VI [regardant le soleil à minuit, 1988], son visage, au milieu d’une éruption solaire, est couvert de poussière d’or : l’artiste questionne ici notre perception de la réalité, en instaurant une distance avec le spectateur qui, malgré le face-à-face, empêche toute intimité possible.

En 1990, elle enseigne à Berlin à la Hochschule der Künste, puis à l’Universität der Künste. K. Sieverding est la première femme à recevoir, en 1996, le prix Lovis-Corinth. À la Biennale de Venise en 1997, elle présente Steigbilder I-IX, une réflexion sur les enjeux et l’avenir de l’humanité : radiographies au rayon X de crânes humains, diagrammes de séquençage du génome humain, mais aussi clichés de presse – soldats italiens en exercice lors de la mission Alba, rapatriement d’orphelins bosniaques à Sarajevo, incinération massive de bovins atteints de la maladie de la vache folle. Ces images, de très grand format, présentées sous forme de diptyque, triptyque ou même quadriptyque, sont transformées grâce aux techniques du numérique et de l’analogique. Au final, le spectateur ne peut guère déchiffrer leur contenu au premier regard. En 2004, le Museum of Modern Art PS 1 de New York accueille une rétrospective de son travail, intitulée Close up, qui présente principalement des autoportraits en plans très rapprochés.