Katō vượt qua kỳ tuyển chọn thế hệ thứ 10 của AKB48 và trở thành thành viên tập sự (kenkyuusei) vào tháng 3 năm 2010.[5] Ca khúc "Fruits Snow," thuộc đĩa đơn "Chance no Junban" chính là lần đầu tiên cô chính thức tham gia cùng AKB48 với tư cách kenkyuusei, B-side (08/12/2010.) Vào ngày 17/12/2011, cô cùng với hai thành viên AKB48 khác là Maeda Ami và Iriyama Anna tổ chức sự kiện ký tặng ở Hồng Kông.[6]

Cuối năm 2011, với tư cách là thành viên AKB48, Katō xuất hiện trên trang bìa tạp chí Nhật Bản Weekly Playboy với bảy thành viên khác của AKB48 và SKE48.[7] Năm 2012, cô tham gia bộ phim truyền hình Majisuka Gakuen 3 của AKB48.[8] Cô được chuyển sang Team 4 từ Team Kenkyuusei tại AKB48's Spring Concert tổ chức ở Saitama Super Arena, tỉnh Saitama vào ngày 23/03/2012.[9] Trước khi series truyền hình Shinritsu Bakaleya Koukou kết thúc vào ngày 30/06/2012, Katō được thông báo sẽ tham gia vào dự án phim được chuyển thể cùng tên với một số thành viên của Johnny's Jr. và AKB48.[10][11] Cô tham gia A-side lần đầu tiên trong đĩa đơn "Manatsu no Sounds Good!" của AKB48 (phát hành ngày 23/05/2012.)[12][13]

Katō được chuyển sang Team B vào ngày 24/08/2012 tại AKB48 Tokyo Dome Shuffle trước khi Team 4 bị giải thể.[14] Năm 2013, cô tham gia A-side lần thứ hai trong đĩa đơn "Sayonara Crawl" của AKB48. Cô giành được vị trí ace cùng với thành viên SKE48 - Suda Akari của Undergirls lần đầu tiên trong bài hát B-side "Kaisoku To Dotai Shiryoku" trong đĩa đơn thứ 33 - "Heart Electric" của AKB48.[15]

Đầu năm 2014, đầu gối của Katō bị chấn thương và cô phải tạm hoãn hoạt động với AKB48[16] nhưng cô vẫn cùng Kashiwagi Yuki tổ chức sự kiện bắt tay và ký tặng ở Hồng Kông.[17] Khi sức khoẻ được hồi phục, cô bắt đầu quay trở lại AKB48 vào ngày 16/02/2014. Tại AKB48 Group Daisokaku Matsuri[18], cô được chuyển về Team 4 (được mở trở lại) vào ngày 24/02/2014[19]. Cô tham gia Senbatsu lần thứ ba trong đĩa đơn thứ 37 "Labrador Retriever" của AKB48 với tư cách A-side, phát hành ngày 21/05/2014.[20]

Ngày 26/03/2015, trong sự kiện AKB48 Spring Shuffle, Katō được chuyển sang Team B.[21] Cô tham gia Majisuka Gakuen 4[22] & 5 [23] với vai Dodobusu cùng năm.

Trong đĩa đơn mới nhất của AKB48 - "Kuchibiru ni Be My Baby" (phát hành ngày 09/12/2015,) Katō tham gia với tư cách Senbatsu và xuất hiện trên trang bìa CD và DVD Type C.[24]