Ingénieure générale des ponts, des eaux et des forêts, Katayoune Panahi débute sa carrière en 1996 au Ministère de l’équipement et des transports, d’abord en administration centrale, puis à la Direction départementale de l’équipement des Yvelines, de 1998 à 2002, où elle contribue notamment à la sortie du régime d’Opération d’Intérêt National de la ville nouvelle de Saint-Quentin-en-Yvelines par le transfert des actifs de l’établissement public d’aménagement aux collectivités territoriales, et ensuite à la Direction départementale de l’équipement des Hauts-de-Seine où elle est, de 2002 à 2006, responsable des études et des grands travaux autoroutiers.
En 2006, elle rejoint le Ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire, pour œuvrer à la transformation organisationnelle des services résultant notamment de la fusion des ministères respectivement en charge de l’Équipement, de l’Écologie et de l’Énergie.
En octobre 2013, Katayoune Panahi est nommée directrice générale des services du conseil départemental des Hauts-de-Seine (administration de près de 5000 agents avec un budget annuel d’1,8 milliards d’euros). Elle y pilote une stratégie d’attractivité territoriale essentiellement basée sur la réalisation d’opérations d’investissement structurantes (comme la Seine Musicale en partenariat public-privé, le déploiement d’un réseau de fibre très haut débit, l’aménagement des berges de Seine, les projets de tramways T2, T6, T10, les équipements sportifs pour accueillir les JO 2024, le futur musée du Grand Siècle…) et une politique ambitieuse en faveur de la jeunesse et d’accès à la culture pour tous. Elle impulse sous sa direction des démarches de modernisation pour une meilleure prise en compte des besoins des usagers du service public, notamment les plus vulnérables, à travers, pour exemple, la dématérialisation des procédures d’accès aux aides ou la création des pôles sociaux départementaux.
Depuis le 1er février 2021, Katayoune Panahi a rejoint le Comex du groupe SNCF pour en diriger la branche immobilière. Elle est Présidente non exécutive des filiales rattachées à la direction immobilière (ICF Habitat, Société nationale des Espaces ferroviaires, S2FIT).
