Родилась 4 октября 1984 года в Москве.

В 10 лет Лена начала выступать в детском ансамбле «Авеню», затем перешла в театр-студию «Непоседы», где её подругой стала Юля Волкова, с которой впоследствии была образована группа «Тату» – наиболее успешная русская поп-группа, добившаяся мировой популярности. «Тату» является первой и единственной российской группой, получившей награду IFPI за число проданных альбомов.

В 2009 году участницы коллектива заявили о распаде группы, и Лена начала сольную карьеру в интернациональном музыкальном проекте «Lena Katina», переехав из Москвы в Лос-Анджелес. Лена перепела старые хиты «Тату» и записала новые песни.

2010 года состоялось первое сольное выступление Катиной в клубе «Troubadour» в Лос-Анджелесе.

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 «Тату».

В сентябре 2014 года Лена объявила о дате выхода сольного альбома «This Is Who I Am» и съёмках нового клипа «Who I Am».

В 2019 году исполнительница выпустила русскоязычный альбом «Моно».

Весной 2020 года выступала в шоу «Маска» на телеканале НТВ, российской адаптации «The Masked Singer», в костюме Паука.