Die Biologin erforscht die Bedeutung der biologischen Vielfalt im System Erde–Mensch. Ihr vornehmliches Interesse gilt dem Einfluss des Klima- und Landnutzungswandels auf Lebensgemeinschaften sowie Ökosysteme mit ihren vielfältigen Leistungen für den Menschen. Ziel ihrer Forschung ist es, Wissen und Lösungen zu erarbeiten, die zur Entwicklung einer nachhaltigen Beziehung zwischen Natur und Mensch beitragen.
Katrin Böhning-Gaese hat Biologie an der Universität Tübingen studiert und wurde dort 1993 promoviert. Von 1993 bis 1996 war sie als Postdoktorandin am Max‐Planck‐Institut für Verhaltensphysiologie in Seewiesen und von 1996 bis 2001 als Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen tätig. Böhning-Gaese habilitierte sich in Tübingen im Jahr 1999 in Zoologie. Nach einer Professur an der Johannes Gutenberg‐Universität Mainz folgte sie 2010 dem Ruf an die Goethe Universität Frankfurt. Seit 2010 ist sie ebenfalls Direktorin des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums in Frankfurt am Main.
In die Leopoldina wurde Katrin Böhning-Gaese 2015 aufgenommen (Sektion Organismische und Evolutionäre Biologie). Im selben Jahr wurde sie zum Mitglied der Akademie der Wissenschaften und der Literatur Mainz ernannt. Im Jahr 1999 wurde die Biologin mit dem Heisenberg-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geehrt. Von 2012 bis 2015 war sie Sprecherin des DFG‐Fachkollegiums Zoologie.