Jest zatrudniona na stanowisku adiunkta na Wydziale Nauk Ścisłych i Technicznych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. W 2018 roku otrzymała stopień stopień doktora nauk chemicznych w Instytucie Chemii UŚ za pracę doktorską: Chelatory metali w terapiach przeciwnowotworowych. W trakcie dotychczasowej kariery naukowej otrzymała wiele nagród w tym Stypendium dla Wybitnych Młodych Naukowców w roku 2020.

Jest autorką 39 publikacji z listy filadelfijskiej (indeks Hirscha=13), 9 patentów oraz 6 zgłoszeń patentowych. Jej zainteresowania naukowe koncentrują się wokół poszukiwania małocząsteczkowych związków mających potencjalne zastosowanie w celowanych terapiach przeciwnowotworowych. W trakcie kilkuletniej pracy zajmowała się różnymi grupami związków, czego potwierdzeniem jest jej współudział w kilku projektach naukowych SONATA oraz OPUS. Sama Katarzyna Malarz kierowała projektem naukowym PRELUDIUM oraz obecnie jest kierownikiem grantu OPUS finansowanego z NCN - Nowe spojrzenie na wieloaspektową terapię celowaną w leczeniu glejaka wielopostaciowego.”, nr rej. 2019/35/B/NZ5/04208.