Karine Deshayes intègre le Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris, dans la classe de Mireille Alcantara, après avoir obtenu une licence de musicologie à la Sorbonne. Elle suit les master-classes de Régine Crespin, et rejoint la troupe de l’Opéra de Lyon où elle interprète entre autres les rôles de Cherubino (Le Nozze di Figaro), Stephano (Roméo et Juliette) et Rosina (Il Barbiere di Siviglia). Sa carrière se développe rapidement. Dès 2002, elle chante à l’Opéra de Paris dans Rusalka, puis elle se produit au Festival de Salzburg dans Die Zauberflöte (Deuxième Dame) sous la direction de Riccardo Muti, et en 2006 elle fait ses débuts au Metropolitan de New-York dans le rôle de Siebel (Faust).
Son répertoire comprend de nombreux rôles : Cenerentola, Elena (La Donna del Lago), Isolier (Le Comte Ory), Cendrillon, La Navarraise, Charlotte (Werther), Poppea (L’Incoronazione di Poppea), Sesto (Giulio Cesare), Dorabella (Cosi fan Tutte), Sesto (La Clemenza di Tito), Fenena (Nabucco)…
La carrière de Karine Deshayes s’est à la fois développée à l’Opéra de Paris (Garnier et Bastille), en province (Toulouse, Avignon, Lyon, Marseille, Strasbourg…) ainsi qu’à l’étranger (Met de New York, San Francisco…).
Elle se produit également en récital et en concert, sous la direction d’Emmanuelle Haïm, Emmanuel Krivine, David Stern, Kurt Masur…
Karine Deshayes a remporté le Premier Prix du Concours des Voix Nouvelles en 2002 et les Victoires de la Musique, catégorie artiste lyrique en 2011 et en 2016.