Katarina Wilhelm, conocida deportivamente como Kati Wilhelm (Schmalkalden, 2 de agosto de 1976), es una deportista alemana que compitió en biatlón.
Participó en cuatro Juegos Olímpicos de Invierno, entre los años 1998 y Vancouver 2010, obteniendo en total siete medallas: dos oros y una plata en Salt Lake City 2002, un oro y dos platas en Turín 2006 y un bronce en Vancouver 2010. Ganó trece medallas en el Campeonato Mundial de Biatlón entre los años 2001 y 2009, y dos medallas de bronce en el Campeonato Europeo de Biatlón de 2000.