Einen ersten Rückschlag in ihrer sportlichen Karriere musste Kathrin Hitzer in der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202008/09"&gt;Saison 2008/09&lt;/a&gt; hinnehmen. Obwohl sie sich wieder für die Teilnahme an den Weltmeisterschaften qualifizieren konnte und mit der Damenstaffel die Rennen in Hochfilzen und Ruhpolding gewann und in Oberhof Zweite wurde, erreichte sie in den Einzelrennen während des Winters nur einmal eine Top-10-Platzierung. Bei den Biathlon-Weltmeisterschaften 2009 in Pyeongchang startete sie nur im Einzelrennen und wurde mit neun Schießfehlern 78. Nach den Titelkämpfen beendete Kathrin Hitzer die Saison vorzeitig. Im April 2009 ließ sie sich am Fuß operieren, denn ein schmerzhaftes Überbein hatte ihr die Saison über Probleme bereitet. Durch den Trainingsrückstand aufgrund der Operation war sie nicht in der Lage, sich für die Olympischen Winterspiele 2010 in Vancouver zu qualifizieren. Sie startete daraufhin im IBU-Cup und nahm an den Biathlon-Europameisterschaften 2010 in Otepää teil. Dort wurde Kathrin Hitzer Europameisterin im Einzel und gewann auch mit der deutschen Staffel den Titel. Zudem gewann sie Silber in der Verfolgung. Im Anschluss startete sie wieder bei den drei verbleibenden Weltcups, ein 14. Platz beim Sprint in Chanty-Mansijsk blieb jedoch ihr bestes Ergebnis.