Katya Martín dikenal luas berkat perannya sebagai Juana Sánchez dalam serial drama keluarga Promised Land yang tayang di ABC. Selain itu, ia juga tampil dalam serial The Affair (Showtime), Roadkill (BBC One), dan Godfather of Harlem (MGM+) . Dalam film independen, ia berperan dalam My First Miracle dan Ten (Lifetime).

Selain berakting, Katya aktif dalam produksi dan penyutradaraan. Ia menulis, memproduksi, dan membintangi film pendek Vandal, yang terpilih dalam seleksi resmi Venice Film Week, Cannes Short Film Corner, dan SOHO International Film Festival pada tahun 2015 . Ia juga menciptakan konten digital untuk berbagai merek ternama seperti Vogue, Red Bull, Target, Credo Beauty, Alvin Ailey American Dance Theater, dan The Brooklyn Museum.