Professor Caterina (Katia) M. Bilardo werd geboren in Savigliano (Piemonte), Italië. Na het afronden van de medische studie specialiseerde zij zich in de verloskunde en gynaecologie aan de Universiteit van Turijn, met een vervolgopleiding (prenatale diagnostiek, foetale geneeskunde) in Londen.

Sinds 1989 is ze verhuisd naar Nederland, waar ze werkte als consultant en hoofd van de afdeling prenatale diagnostiek bij het Academisch Medisch Centrum Amsterdam (1992-2010). Van 2010 tot 2017 was zij hoofd van de afdeling Foetale Geneeskunde van het Universitair Medisch Centrum Groningen, waar zij in 2011 werd benoemd tot hoogleraar Foetale Geneeskunde. Sinds oktober 2017 is zij verhuisd naar het Amsterdam UMC, locatie VU medisch centrum in Amsterdam, waar zij tevens werd benoemd tot hoogleraar Obstetrie, Gynaecologie en Foetale Geneeskunde. Zij heeft specifieke expertise op het gebied van de echografie bij zwangeren, en complicaties tijdens de zwangerschap.