A Liszt Ferenc Zeneművészeti Főiskola elvégzése után a Napsugár énekegyüttes tagjaként kezdte zenei karrierjét. Igazi sztárrá viszont szólóénekesként vált 1959-ben, az ugyanakkor feltűnt Mikes Évával, Toldy Máriával és Koós Jánossal. Az egyik legnépszerűbb, legkedveltebb énekesnő volt a hatvanas évek elején, többször turnézott külföldön is (1968-ban például a Szovjetunióban, ahol díjat is nyert). Több száz rádiófelvétele készült, állandó résztvevője volt a táncdalfesztiváloknak.
A beat előretörésével, a hetvenes években már veszített népszerűségéből, visszavonult a színpadtól. 1985-ben férjével, Zsoldos Imrével autóbalesetet szenvedett, amelyben férje életét vesztette.
A nosztalgiahullám még többször divatba hozta: 1979-ben Sárosi Katalin énekel címmel megjelent egy válogatáslemeze; 1987-ben Putnoki Gáborral osztozott egy nagy lemezen;[1]1997-ben pedig a Csinibaba című film elevenítette fel egyik legnagyobb slágerét, a Különös éjszakát.
2020. november 27., Különös éjszaka volt címmel jelent meg Zsoldos Gábor Dedy könyve[2], ami szüleiről, Sárosi Katalin és Zsoldos Imre-ről szól.