Katja Kolehmainen (os .Korkeala) aloitti sellonsoiton 8-vuotiaana Espoon musiikkiopistossa. Kolme vuotta myöhemmin hän pääsi Sibelius-Akatemian nuoriso-osastolle ja myöhemmin esittävän säveltaiteen linjalle opettajinaan mm.Arto Noras, Erkki Rautio ja Heikki Rautasalo.Vuoden verran opinnot jatkuivat Krakovan musiikkiakatemiassa Witold Hermanin johdolla.
Vuonna 1984 Kolehmainen jakoi 1. sijan Espoon kamarimusiikkikilpailussa duo-sarjassa. Turun sellokilpailuissa 1986 hän oli yksi finalisteista. Kolehmainen toimi Kouvolan kaupunginorkesterin soolosellistinä vuosina 1990-1992. Vuodesta 1993 lähtien hän on soittanut päätyökseen Turun Filharmonisessa Orkesterissa. Syksyllä 2011 Kolehmainen valittiin orkesterin selloryhmän varäänenjohtajaksi. Orkesterisoiton ohessa hän esiintyy solistina, soolosellokonsertein ja kamarimuusikkona mm. Turku Ensemblessä. Kemiönsaaren musiikkijuhlilla hän on usein kuultu taiteilija. Esiintymisiä on ollut myös ulkomailla mm. Ruotsissa ja Gruusiassa (nykyinen Georgia).
Tammikuussa 2007 Kolehmainen tutustui barokkisellonsoittoon opettajanaan Markku Luolajan-Mikkola ja onkin siitä asti myös esiintynyt yksin ja yhdessä muiden barokkimuusikoiden kanssa Suomessa, Venäjällä ja Virossa. Vuonna 2015 Kolehmainen valmistui Pietarsaaren ammattikorkeakoulu Novian barokkilinjalta, missä hänen opettajinaan toimivat Lauri Pulakka barokkisellonsoitossa sekä Kreeta-Maria Kentala ja Petteri Pitko yhtyesoitossa.