Considérée comme la plus grande skieuse tchèque de tous les temps. Elle a remporté six médailles olympiques au cours de sa carrière. Elle est très appréciée par les amateurs de sport pour sa franchise et son retour au plus haut niveau après la naissance de sa fille.
Elle a démontré ses compétences dès le championnat du monde junior en 1993. Elle a obtenu le bronze et l'or à Harrachov. Elle a été plusieurs fois championne de République tchèque.
En 1997, troisième au championnat du monde à Trondheim sur un parcours de 15 km. Elle a remporté à deux reprises le championnat du monde. A Obersdrof et Sapporo, elle est arrivée première sur le 10 km en technique libre.
En 1998, elle a fini seconde aux Jeux olympiques de Nagano sur 5 km et troisième sur 10 km. Lors des JO de Salt Lake City en 2002, elle a certes remporté une médaille de bronze (sur 15 km en technique libre), mais après la disqualification de la russe Larrisa Lazutinov, elle a reçu la médaille d'argent pour le 15 km et le bronze en combiné. Aux JO d'hiver de Turin en 2006, elle a rajouté deux médailles à sa collection : l'argent en skiathlon sur 15 km. Elle a obtenu la médaille d'or tant espérée sur le 30 km en départ groupé.
Kateřina Neumannová a également participé aux JO d'été. A Atlanta, en 1996, elle a fini 18ème dans la course en vélo de montagne.
22 ans plus tard, elle est devenue une autre femme à s'asseoir sur le trône sportif tchèque. Elle a été sacrée Sportif de l'année en 2006. Elle a mis un terme à sa carrière sportive en 2007.