Kati Wilhelm (* 2. August 1976 in Schmalkalden) ist eine deutsche ehemalige Biathletin. Sie war eine der erfolgreichsten deutschen Teilnehmerinnen dieser Sportart mit Titeln bei Weltmeisterschaften sowie Olympischen Spielen.
Ihre ersten Erfahrungen in der Loipe sammelte Kati Wilhelm 1983 im Trainingszentrum in Steinbach-Hallenberg. Als Vierzehnjährige wechselte sie an das Sportgymnasium in Oberhof und machte dort 1995 das Abitur. Unmittelbar danach ging Kati Wilhelm zur Sportfördergruppe der Bundeswehr in Oberhof (zurzeit hat sie den Dienstgrad eines Hauptfeldwebels). 1998 erreichte sie bei den Olympischen Winterspielen im japanischen Nagano einen fünften Platz mit der Skilanglauf-Staffel.
1999 wechselte die Skilangläuferin Kati Wilhelm zum Biathlon und startete in der Saison 2000/01 erstmals im Biathlon-Weltcup für den SC Motor Zella-Mehlis. Bereits in ihrem dritten Weltcuprennen gelang Wilhelm die erste Podestplatzierung, im Sprint von Antholz belegte sie den dritten Platz. Nach weiteren regelmäßigen Platzierungen in den Weltcuppunkten wurden die Biathlon-Weltmeisterschaften 2001 in Pokljuka zum ersten großen Erfolg in Wilhelms Karriere. Gleich in ihrem ersten WM-Rennen überhaupt, dem Sprintrennen, gewann sie die Goldmedaille. Weitere Top-10-Platzierungen gelangen ihr mit dem siebten Platz in der Verfolgung sowie dem fünften Platz im Massenstart. Obwohl Wilhelm im Staffelrennen eine schwächere Leistung zeigte und im Liegendanschlag zwei Strafrunden schoss, reichte es ihr mit der deutschen Staffel zur Silbermedaille. Im nach den Weltmeisterschaften in Lake Placid ausgetragenen Sprintrennen gewann Wilhelm das zweite Rennen ihrer Karriere. Trotz einer schwachen Leistung in Oslo, wo sie nach dem 40. Platz im Sprint in der Verfolgung überrundet wurde, belegte Wilhelm am Ende ihrer ersten Biathlon-Saison Platz acht im Gesamtweltcup.