Лена Катина родилась 4 октября 1984 года, дочь музыканта. Закончила музыкальную школу по классу фортепиано. После окончания школы поступила в Московский Гуманитарный Институт на факультет психологии.

Елена Катина и Юля Волкова в детстве пели в детском коллективе "Непоседы", откуда Юлю выгнали за "недостойное поведение и развращение коллектива".

Группа "t.A.T.u." была образована в 1999 году сценаристом и режиссером Иваном Шаповаловым, совместно с композитором Александром Войтинским. Шаповалов и Войтинский провели кастинг на роль солистки, в результате которого была выбрана Лена Катина. Было записано несколько песен. Позже Иван Шаповалов решил создать дуэт и предложил Лене Катиной пригласить в группу другую девушку. Она пригласила Юлю Волкову (которая до этого тоже участвовала в кастинге).

В 2000 году вышел сингл «Я сошла с ума», который в течение нескольких месяцев занимал первое место в хит-парадах российских радиостанций. Для съемок клипа на песню "Я сошла с ума" Лене пришлось похудеть почти на 10 килограммов, а Юле сделать короткую стрижку и выкрасить волосы в черный цвет.

21 мая 2001 года вышел альбом «200 по встречной» и видеоклип на песню «Нас не догонят».

6 сентября 2001 года в Нью-Йорке группа получила премию MTV Video Music Awards в номинации Viewers' Choice — Best Russian Video за клип «Я сошла с ума».

В январе 2002 года «Тату» начали запись синглов английской версии альбома для выпуска в США («Not Gonna Get Us») и Германии («I’ve Lost My Mind»).

В мае 2003 года группа участвовала в конкурсе песни «Евровидение», заняв третье место. В 2004 году группа объявила о творческом перерыве во время съёмок шоу «„Тату“ в Поднебесной».

В январе 2005 года на студии Village в Лос-Анджелесе «Тату» начали работать над новым альбомом «Люди-инвалиды».

В январе 2007 года Юля и Лена участвовали в записи вокальных партий для некоторых демонстрационных версий песен нового альбома, которая проходила в Германии.

В июле 2007 года Юля и Лена принимали участие в съёмках фильма «Ты и я» режиссёра Ролана Жоффе, в основу сценария картины легла книга депутата Алексея Митрофанова и студентки РГГУ Анастасии Моисеевой «Тату Кам Бэк». Главные роли в фильме исполнили голливудские актрисы Шантель ван Сантен и Миша Бартон.

21 октября 2008 года в свет вышел третий студийный альбом «Весёлые улыбки».

В марте 2009 года группа "t.A.T.u." прекращает свою работу, а участницы коллектива начинают свои сольные проекты.

С апреля 2009 года Елена Катина переезжает в Лос Анджелес и начинает свою сольную карьеру в интернациональном музыкальном проекте "Lena Katina". Она перепевает старые хиты "t.A.T.u." и записывает новые песни.

30 мая 2010 года состоялось первое сольное выступление Лены Катиной в клубе "Troubadour" в Лос-Анджелесе. 12 июня 2010 года певица выступила на американском фестивале "PrideFest", поддерживающем ЛГБТ-культуру, в Милуоки. А бывшая коллега Юля Волкова раскритиковала творчество Лены, назвав его "нудным".

19 сентября 2011 года в программе "Попутчики" на радиостанции "Эхо Москвы" состоялась премьера песни Лены Катиной "Waiting". 28 сентября 2011 года мексиканская группа Belanova совместно с Леной Катиной выпускает видео на песню "Tic Toc".

26 октября 2011 года певица выступает в Мексике на церемонии "Lunas del Auditorio Awards".

13 декабря 2011 года Лена дала свой первый благотворительный web-концерт на "FanKix". Все средства, собранные от этого мероприятия, перечисляются в японский фонд "Ashinaga", оказывающий поддержку детям, пострадавшим во время стихийного бедствия в Японии 11 марта 2011 года. Здесь же презентуется новая песня "Keep on Breathing". Ее Лена сочинила вместе со своими музыкантами, посвятив пострадавшим во время катастрофы в Японии 11 марта 2011 года.

28 апреля 2012 года ремикс Dave Audé на песню "Never Forget" возглавил общеамериканский музыкальный чарт "Billboard Dance/Club Play Songs". Подобного успеха из исполнителей родом из СНГ добилась лишь группа "t.A.T.u.".

5 мая 2012 года состоялась премьера клипа на песню "Melody" дуэта немецкого музыканта Кларка Оуэна и Лены Катиной.

30 сентября 2012 года на радиостанции "Love radio" в дуэте с российским рэппером T-killah состоялась премьера песни "Shot".

11 декабря 2012 года впервые за более чем 3 года Лена Катина воссоединилась с бывшей коллегой Юлей Волковой для совместного выступления в Бухаресте на телешоу "Голос" в поддержку юбилейного переиздания альбома "200 km/h In the Wrong Lane (10th Anniversary Edition)".