В 1992 году дебютировал в Формуле-1 благодаря спонсорской помощи японского концерна Japan Tobacco. Не заработал ни одного очка, а в одной гонке не прошёл предквалификацию. В следующем году перешёл в Tyrrell, где выступал до 1996 года. Лучшим сезоном для Катаямы стал сезон 1994 года, когда он трижды финишировал в очках и занял 17-е место в чемпионате. На Гран-при Португалии 1995 года получил травму в аварии на старте и пропустил следующий этап. После сезона 1997 года, проведенного в Minardi, покинул чемпионат.