2009 wurde Katarzyna Pawłowska mit Magdalena Zamolska polnischer Meister im Paarzeitfahren. 2011 stand sie sowohl bei den Bahn-Europameisterschaften der Elite wie auch bei denen der U23 mehrfach auf dem Podium. Im Jahr darauf errang sie bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2012 in Melbourne im Scratch ihren ersten Weltmeistertitel. Diesen Erfolg konnte sie im Jahr darauf, bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2013 in Minsk, wiederholen. Ebenfalls 2013 wurde sie polnische Meisterin im Einzelzeitfahren sowie im Omnium und in der Einerverfolgung.