Katrine Madsen er en dansk jazz-sangerinde, komponist og underviser.
Hun studerede på Det Jyske Musikkonservatorium i Århus. I 1994 dannede hun gruppen Swing Quintet som debuterede med I'm Old Fashioned i 1996, som blev fulgt op af Dream Dancing i 1997
. Hun har også medvirket i Ed Thigpens Ed ThigPen Rhytm Features, har turneret med Lars Møller på saxofon, Jan Lundgreen på klaver, Jesper Bodilsen på bas og Morten Lund på trommer i forskellige sammenhænge. I foråret 2000 medvirkede hun i DR's tv serie Edderkoppen som natklubsangerinde, hvor hun også medvirkede på soundtracket. Samme år udkom albummet My Secret som fik gode anmeldelser
. På hendes turné i forbindelse med My Secret blev hun akkompagneret af guitaristen Jacob Fischer og bassisten Jesper Bodilsen.
Katrine Madsen har flere gange arbejdet sammen med Svenske musikere. På udgivelsen af Magic Night fra 2001 allierede hun sig med det stockholmske orkester Bohuslän Big Band, hvilket også førte til en turne i Skandinavien. Hun har også sunget med Claes Crona Trio og Svante Thuresson.
Om Katrine Madsen skrev Dagbladet Information i april 2003:
Hun har stil, [...]. Ingen tvivl om det.