Katia Greco nasce a Messina il 31 agosto 1985. Il suo percorso artistico inizia nel 2003 con il cortometraggio La vita non è un film di Massimo Coglitore, che la dirige anche l'anno successivo in Lesenacht e nella fiction Noi due del 2007. Nel 2005 interpreta a teatro Ombre e penombre per la regia di Patrizia Tedesco, con cui inizia a formarsi l'anno successivo. 

Tra il 2007 e il 2008 partecipa alle serie televisive Il capo dei capi, Ris 4, Crimini Bianchi e Distretto di Polizia. 

Tra il 2008 e il 2009 approfondisce il metodo Strasberg nei rispettivi laboratori teatrali di Francesca Viscardi e Federico D'Anna. Sempre nel 2009 è sul palcoscenico con La grande cena di Camilla Capuano, esperienza seguita l'anno successivo da Ti sposo, ma non troppo di Gabriele Pignotta. 

Nel 2010 inizia un percorso di studi presso il Laboratorio Teatrale di Giancarlo Sepe.

Nel 2012 Gianluca Maria Tavarelli la dirige nella fiction Il Giovane Montalbano nei panni di Mery, prima fidanzata del commissario di Andrea Camilleri (interpretato da Michele Riondino). 

Nello stesso anno vince l'Oscar dei Giovani organizzato dal Centro Europeo per lo Spettacolo e partecipa al videoclip diretto da Valerio Groppa per il brano Semplice di Lavinia Desideri. 

Nel 2013 la Greco torna a lavorare con Coglitore nel lungometraggio The Elevator, girato tra New York e Cinecittà e presentato con successo in diversi festival internazionali, tra cui il Taormina Film Fest 2014. Nello stesso anno è diretta da Matteo Scifoni in Bolgia totale e Christ Herrmann in Back to Rome. 

Nel 2016 partecipa al video realizzato da Gianpiero Alicchio per il brano Cinque petali di rosa di Alex Britti. Nello stesso anno affianca Andy Gracia in uno spot per un noto marchio di liquori diretto da Emanuele Crialese. Il 28 maggio scorso la Greco ha ricevuto un premio speciale alla serata finale del Fotogramma d'oro, che si è svolta alla Sala Fasola della Multisala Apollo di Messina.

L'attrice ha da poco concluso le riprese dell'horror Cruel Peter di Christian Bisceglia e Ascanio Malgarini, di cui è protagonista insieme all'attore inglese Henry Douthwaite. Il film è stato girato tra Messina e Cinecittà.

Dal 13 settembre 2016 Katia Greco è nel cast della fiction di Raiuno Catturandi - Nel nome del padre - girata a Palermo e dintorni nel 2014 - dove interpreta il personaggio di Maria Catena Pirro. Partecipa inoltre a un episodio di Un passo dal cielo, con Daniele Liotti ed Enrico Iannello. Nel 2018 partecipa all'episodio Idi di Marzo della fiction di Rai2 Il cacciatore (Davide Marengo e Stefano Lodovichi). Nel mese di dicembre è a Favignana, sul set di Picciridda, film di Paolo Licata dal romanzo omonimo di Catena Fiorello. Prossimamente l'attrice sarà in uno degli ultimi episodi de Il Commissario Montalbano.