Erstmals bei einer internationalen Meisterschaft, trat Kateryna Klymjuk den Jugendweltmeisterschaften 2011 nahe Lille an. Dort schied sie im Einzelbewerb im Halbfinale aus und auch mit der ukrainischen Sprintstaffel (1000 Meter) konnte sie nicht das Finale erreichen. Bei den Junioreneuropameisterschaften 2013 in Rieti belegte sie mit der ukrainischen Staffel den vierten Platz. 2014 gelangte sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in den Vereinigten Staaten bis in das Halbfinale. 2015 belegte sie bei den U23-Europameisterschaften in Tallinn mit der ukrainischen 4-mal-400-Meter-Staffel den fünften Platz und schied im Einzelbewerb in der Vorrunde aus. Zwei Jahre später gewann sie mit der ukrainischen Stafette die Bronzemedaille bei den U23-Europameisterschaften im polnischen Bydgoszcz. Im Einzelbewerb schied sie erneut im Vorlauf aus. Zudem wurde sie mit der ukrainischen Mannschaft Zweite bei der Team-Europameisterschaft in Frankreich. Sie qualifizierte sich auch für die Weltmeisterschaften in London, schied dort mit der Staffel aber bereits in der Vorrunde aus. Wenige Wochen später erfolgte die Teilnahme an den Weltstudentenspielen in Taipeh bei denen sie im Einzelbewerb den achten Platz belegte und mit der Staffel disqualifiziert wurde.