De 2010 à 2013[réf. nécessaire], elle travaille au ministère du Changement climatique, de l'Environnement, de l'Agriculture et de la Protection des consommateurs de Rhénanie-du-Nord-Westphalie.
Elle préside la Jeunesse verte de Rhénanie-du-Nord-Westphalie de 2002 à 2006, puis les Verts de l'arrondissement de Cologne de 2008 à 2014[1].
Elle est élue députée au Bundestag lors des élections fédérales de 2013, représentant les districts d'Ehrenfeld, de Nippes et de Chorweiler de Cologne. Elle siège à la commission des affaires économiques et de l'énergie du Parlement. Elle est également la porte-parole du groupe parlementaire Alliance 90/Les Verts pour la politique de concurrence. En 2021, elle devient coprésidente du groupe parlementaire écologiste avec Britta Haßelmann[3].
Lors des négociations suivant les élections fédérales de 2021, afin de former une coalition avec le SPD et le FDP, Katharina Dröge dirige la délégation de son parti dans le groupe portant sur le travail, menant les discussions avec Hubertus Heil et Johannes Vogel[4].
Katharina Dröge est considérée comme faisant partie de l'aile gauche du parti écologiste[5].