1961年フライブルク（ドイツ）生まれ。ミュンスター芸術アカデミーで学んだ後、デュッセルドルフ芸術アカデミーでGotthard Graubnerに師事、1990年マイスターシュウラーを取得。1990年代後半からスプレーガンを制作に導入し、色彩のみで成立する、空間と色彩が渾然一体となったような絵画を制作する。2015年第56回ヴェネツィア・ビエンナーレにて大規模なインスタレーションを展開し注目される。世界各地の美術館、アートプロジェクトで「絵画」の概念を覆す巨大なインスタレーションや屋外作品を発表。2019年ボストン美術館（US）で開催された「ジャクソン・ポロック｜カタリーナ・グロッセ」展は、抽象表現主義の巨匠と並び現代の絵画表現の開拓者として評価する企画として話題となった。「すべてのものが絵画となりうる」「色は私にとって非常に重要です。なぜなら色は直接、共鳴を呼び起こすからです」と語るグロッセは、まるで巨人が描き、置いていったような大作を制作、発表し続けるとともに、キャンバスや紙の作品の表現も更新し続けている。
現在ベルリン（ドイツ）とニュージーランドを拠点に活動。