Η Κατερίνα Θάνου γεννήθηκε την 1η Φεβρουαρίου 1975 στην Αθήνα. Εισήχθη μετά το Λύκειο με εξετάσεις και όχι με προνόμια αθλητών στα ΤΕΦΑΑ. Σήμερα, σε αναγνώριση της αθλητικής προσφοράς και των διακρίσεων της είναι αξιωματικός της Αεροπορίας.
Το 1994 αναδείχθηκε βαλκανιονίκης νεανίδων στα 100 και 200μ. και την ίδια χρονιά ήταν 4η στο παγκόσμιο πρωτάθλημα νεανίδων, της Λισσαβόνας.
Το 1995 μόλις είκοσι χρονών αναδείχθηκε ένατη στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα, του Γκέτεμποργκ, αν και η επίδοσή της στην ημιτελική σειρά που έτρεξε ήταν η πέμπτη καλύτερη και από τις δύο σειρές, κάτι που σημαίνει ότι, αν έτρεχε στην άλλη σειρά, θα ήταν στον τελικό ως πρώτη. Την ίδια χρονιά, ήταν δεύτερη στο παγκόσμιο φοιτητικό πρωτάθλημα στη Φουκουόκα της Ιαπωνίας.
Το 1996 στο Ευρωπαϊκό Κλειστού Στίβου στη Στοκχόλμη κέρδισε το χρυσό μετάλλιο στα 60μ. και έγινε ο πρώτος Ελληνας ή Ελληνίδα που πετυχαίνει κάτι τέτοιο στα 30, ως τότε, χρόνια του θεσμού.
Το 1997 στο παγκόσμιο κλειστού στίβου στο Παρίσι, αν και είχε το δεύτερο καλύτερο χρόνο από όλες τις αθλήτριες, βρέθηκε εκτός τελικού(!), αφού είχε τον ίδιο χρόνο με την Αμερικανίδα Ντίβερς, που πέρασε ως δεύτερη στον τελικό από τη σειρά (επίσης στην ίδια σειρά ήταν η πρώτη σε χρόνο Πριβάλοβα).
Το 1997 στο παγκόσμιο πρωτάθλημα ανοικτού στίβου της Αθήνας, επαναλήφθηκε το ίδιο σκηνικό με το Γκέτεμποργκ (1995), με τη Θάνου να είναι πέμπτη στον ημιτελικό (ένατη συνολικά), με χρόνο που στην άλλη σειρά θα ήταν αρκετός να την φέρει στον τελικό. Όμως, την ίδια χρονιά πήρε το χρυσό στους παγκόσμιους φοιτητικούς στην Κατάνια και στους Μεσογειακούς Αγώνες του Μπάρι.
Το 1998 ήρθε 4η στο ευρωπαϊκό κλειστού της Βαλένθια, ενώ από το σημείο αυτό και έπειτα, όπου έτρεξε πήρε μετάλλιο. Ήταν τρίτη στο ευρωπαϊκό ανοικτού στίβου της Βουδαπέστης, με τρία πανελλήνια ρεκόρ (10.86 στον τελικό).
Το 1999 στο παγκόσμιο κλειστού στίβου στο Μαεμπάσι, πήρε το χρυσό μετάλλιο με τρία πανελλήνια ρεκόρ, για να καταλήξει στο 6.96, που είναι η τέταρτη καλύτερη επίδοση του κόσμου όλων των εποχών. Το καλοκαίρι στη Σεβίλλη και στο παγκόσμιο πρωτάθλημα ανοικτού στίβου ήταν πάλι στα μετάλλια (3η) και πάλι με πανελλήνιο ρεκόρ 10.83, που ισχύει και σήμερα, ενώ το χειμώνα του 2000 στη Γάνδη και στο ευρωπαϊκό κλειστού, "ντουμπλάρισε" τα χρυσά της μετάλλια στη διοργάνωση αυτή, αφού ανάλογη επιτυχία είχε προηγουμένως και στη Στοχόλμη .
Το καλοκαίρι του 2000 ήλθε και ο πιο πολύτιμος τίτλος, αυτός της αργυρού Ολυμπιονίκη στο Σίδνευ. Ένας τίτλος που ήρθε παρά τον τραυματισμό της Θάνου στον ώμο και στο ισχύο.
Το καλοκαίρι στο παγκόσμιο του Εντμοντον ήταν και πάλι τρίτη...
Είναι δύο φορές αθλήτρια της χρονιάς για τους Έλληνες αθλητικούς συντάκτες (1995, 2000), ενώ ποτέ ενδιάμεσα 1996-9, δεν έλειψε από την τριάδα, κάτι που δεν έχει ιστορικό προηγούμενο. Έτσι, δίκαια έχει χαρακτηρισθεί ως η κορυφαία Ελληνίδα αθλήτρια όλων των εποχών,όχι μόνο για τις συνεχείς διακρίσεις της αλλά και τις υψηλές επιδόσης της.
Είναι παντρεμένη με τον Θανάση Καραχρήστο (διεθνή ποδοσφαιριστή με τις Εθνικές Ομάδες Παίδων και Νέων).


Ο χρόνος της σε διάφορες οργανώσεις:
10.83 Σεβίλη Παγκόσμιο (ημιτελικός) 22\8\99
10.84 Σεβίλη Παγκόσμιο (τελικός) 22\8\99
10.86 Σεβίλη Παγκόσμιο (προημιτελικός) 21\8\99
10.87 Βουδαπέστη Ευρωπαϊκό (τελικός) 19/8/98
10.92 Βουδαπέστη Ευρωπαϊκό (ημιτελικός) 19/8/98
10.8 Καλαμάτα Παπαφλέσσεια 23\5\98
10.91 Καλαμάτα Παπαφλέσσεια 22\5\99
10.91 Λοζάνη Γκραν πρι 05\7\00
10.91 Αθήνα Πανελλήνιοι Αγώνες 07\7\00
10.91 Έντμοντον Παγκόσμιο (τελικός) 13\8\01
10.92 Αθήνα Τσικλητήρια (-0.90) 16\6\99
10.93 Χανιά Βενιζέλεια 14\6\00
10.96 Βρυξέλλες Golden League 24\8\01
10.97 Eντμοντον Παγκόσμιο (προημιτελικός) 5\8\01
10.99 Ρέθυμνο Βαρδινογιάννεια 30\5\98
10.99 Σίδνεϊ Ολυμπιακοί Αγώνες - Θετικός άνεμος 22\9\00
10.77 Ρέθυμνο Μίτινγκ (+2.30) 29\5\99
10.84 Γκέιτσχεντ Μπρούνο Ζάουλι (+2.90) 15\7\00
10.96 Ριέτι Γκραν πρι (+2.60) 5\9\99