Katarzyna Polonek (ur. 1981 w Poznaniu) – wiolonczelistka, kameralistka, pedagog i profesor sztuk muzycznych.
Wykształcenie i działalność solistyczna Naukę gry na wiolonczeli rozpoczęła w wieku 7 lat. Od 1991 roku kontynuowała edukację w klasie mistrzowskiej prof. Angeliki May na Uniwersytecie Muzyki i Sztuk Scenicznych w Wiedniu jako student nadzwyczajny w ramach programu dla wybitnie uzdolnionej młodzieży. W roku 1998 została przyjęta na studia dzienne w tejże uczelni w klasie solistycznej prof. Angeliki May, gdzie w 2002 roku ukończyła naukę pod jej przewodnictwem uzyskując dyplom z wyróżnieniem. Tam także kontynuowała studia magisterskie w klasie prof. Wolfganga Aichingera, które ukończyła z wyróżnieniem w 2004 roku. Pod kierunkiem prof. Markusa Nyikosa odbywała solistyczne studia podyplomowe Konzertexamen na Universität der Künste w Berlinie, które zakończyła w 2007 roku. W 2010 roku wiolonczelistka uzyskała stopień doktora sztuki muzycznej przyznany na Akademii Muzycznej im. Karola Lipińskiego we Wrocławiu. Tematem jej dysertacji był Wpływ XX-wiecznej rosyjskiej sonaty wiolonczelowej na rozwój ekspresji muzycznej w grze na wiolonczeli na przykładzie Sonaty d-moll op. 40 Dymitra Szostakowicza, Sonaty nr 2 op. 63 Mieczysława Wainberga oraz Sonaty Alfreda Sznitkego. Jest adiunktem Akademii Muzycznej im.