Принадлежал к классу самураев. Во время переворота 1868 года стоял на стороне императора, охранял его дворец в Киото, затем участвовал в войне со сторонниками сёгуната на севере Японии. В 1870—1873 годах учился в военном училище в Берлине. В 1875—1878 годах был военным атташе при японском посольстве в Берлине.
В июне 1901 года, после отставки Ито Хиробуми, сформировал новый правительственный кабинет. Под его управлением Япония закрепила свои позиции в Восточной Азии. Его первый срок на посту премьер-министра был отмечен успехами во внешней политике: в 1902 году был заключён англо-японский союз, в 1905 году Япония одержала победу в Русско-японской войне и накануне открытия русско-японских переговоров о заключении Портсмутского мирного договора, было достигнуто соглашение Кацуры — Тафта. В этом документе было согласовано установление японскими военными силами суверенитета над Кореей.
Портсмутский договор сделал Японию главной силой в Восточной Азии и остановил расширение влияния Российской империи в регионе. Несмотря на это, основные пункты договора вызвали крайнее недовольство среди японцев. Многие не понимали, почему после убедительных побед на фронте представители Японии на переговорах были вынуждены отказаться от репараций и не смогли добиться удовлетворения большинства своих требований. Договор был воспринят как унижение.
Недовольство условиями Портсмутского мира вылилось в массовые беспорядки. В январе 1906 года ушёл в отставку.
14 июля 1908 года вернулся на пост премьер-министра и занимал его до августа 1911 года. Этот период был ознаменован договором о присоединении Кореи к Японии, положивший начало японской колонизации Кореи. В 1911 году в Японии впервые были приняты законы о защите прав рабочих на заводах и фабриках. Общественное мнение было не на его стороне. В глазах общественности воспринимался как политик, использующий должность для своего личного обогащения. 30 августа 1911 года снова ушёл в отставку.
В декабре 1912 года снова был назначен премьер-министром. Назначение вызвало глубокое недовольство общественности и повлекло за собой массовые беспорядки. В феврале 1913 года, вследствие принятого вотума недоверия и потери поддержки своих сторонников, снова ушёл в отставку.
Lone, Stewart. Army, Empire, and Politics in Meiji Japan: The Three Careers of General Katsura Taro (англ.). — Palgrave Macmillan, 2000. — ISBN 0-312-23289-6.