Brauren drehte ihren ersten Spielfilm im Jahr 1937. Sie spielte die Madame Homais in Madame Bovary. Die nächsten Filmrollen folgten erst während des Zweiten Weltkriegs, wo sie in den Filmen Du gehörst zu mir (1943) und Seinerzeit zu meiner Zeit (1944) zu sehen war. Nach Ende des Kriegs folgte ein Engagement an den Hamburger Kammerspielen, wo Brauren von 1945 bis 1953 zum Ensemble des Theaters gehörte. Während dieser Zeit drehte sie ebenfalls einige Kinofilme, trat allerdings nur in Nebenrollen auf, wie 1952 in Toxi von Regisseur Robert Adolf Stemmle. In den 1960er und 1970er Jahren war Brauren in zahlreichen Fernsehproduktionen zu sehen. Zu den Höhepunkten ihrer Fernsehkarriere gehörte die Rolle der Antoinette in der Fernsehverfilmung von Buddenbrooks (1979).
1983 mimte sie in einem Bundestagswahlkampf-Fernsehspot für die CDU eine Rentnerin, die sich über die Politik der sozialliberalen Koalition erging, wobei ihre relative Unbekanntheit ausgenutzt wurde, um den Anschein von Authentizität zu erwecken.[1] In der Aktenzeichen-XY-Folge vom 10. Juni 1983 spielte sie im ersten Filmfall die Großmutter des ermordeten Mädchens. Für ihre Darstellung der Großmutter im Spielfilm Novemberkatzen von 1986 erhielt Brauren den Bundesfilmpreis. 1988 verkörperte sie in LoriotsÖdipussi die Mutter von Paul Winkelmann; im zweiten Loriot-Film Pappa ante portas (1991) hatte sie eine kleine Rolle als Bettlerin. 1992 wurde Katharina Brauren für ihre Hauptrolle im Fernsehfilm Fremde, liebe Fremde mit dem Adolf-Grimme-Preis mit Silber ausgezeichnet. In der 20-teiligen TV-Serie Vera Wesskamp (1992–1993) mit Maren Kroymann spielte sie deren Mutter.
Neben der Schauspielerei wirkte Katharina Brauren auch als Hörspielsprecherin auf vielen Produktionen des Labels Europa mit, unter anderem Die drei ??? und der Super-Papagei, Die drei ??? und das Narbengesicht, Die drei ??? und der Karpatenhund, Die drei ??? – Stimmen aus dem Nichts, TKKG-Abenteuer im Ferienlager, Die tödliche Begegnung mit dem Werwolf, Gräfin Dracula, Asterix und Maestria und Ben Hur. Darüber hinaus lieh sie als Synchronsprecherin ihre Stimme unter anderem Margaret Hamilton(Rosie!), Jane Darwell(Westlich von St. Louis) und Kathleen Harrison(Oliver Twist).
Katharina Brauren war mit dem Schauspieler Konrad Mayerhoff verheiratet. Ihr Grab befindet sich auf dem evangelischen Friedhof in Ahrensburg.
Kay Weniger: Das große Personenlexikon des Films. Die Schauspieler, Regisseure, Kameraleute, Produzenten, Komponisten, Drehbuchautoren, Filmarchitekten, Ausstatter, Kostümbildner, Cutter, Tontechniker, Maskenbildner und Special Effects Designer des 20. Jahrhunderts. Band 1: A – C. Erik Aaes – Jack Carson. Schwarzkopf & Schwarzkopf, Berlin 2001, ISBN 3-89602-340-3, S. 539.