Katarina "Kati" Wilhelm (ur. 2 sierpnia 1976 w Schmalkalden) – niemiecka biathlonistka i biegaczka narciarska, wielokrotna medalistka igrzysk olimpijskich i mistrzostw świata, zdobywczyni Pucharu Świata.
Początkowo uprawiała biegi narciarskie. W 1994 roku wystąpiła na mistrzostwach świata juniorów w Breitenwang, gdzie zajęła 18. miejsce w biegu na 5 km techniką klasyczną. Jeszcze dwukrotnie startowała na imprezach tego cyklu, zajmując między innymi 13. miejsce w biegu na 5 km klasykiem oraz 14. miejsce w biegu na 15 km stylem dowolnym podczas mistrzostw świata juniorów w Gällivare w 1995 roku. W Pucharze Świata w biegach narciarskich zadebiutowała 14 grudnia 1994 roku w Tauplitz, gdzie zajęła 54. miejsce w biegu na 10 km stylem klasycznym. Pierwsze punkty wywalczyła 21 lutego 1997 roku w Trondheim, gdzie zajęła 24. miejsce w biegu na 15 km stylem dowolnym. Nigdy nie stanęła na podium zawodów pucharowych. Najlepsze wyniki osiągnęła w sezonie 1998/1999, kiedy zajęła 34. miejsce w klasyfikacji generalnej.