Sortie de l'école Périmony avec le prix Louis Jouvet, Karine Pinoteau, fille du réalisateur Claude Pinoteau, joue beaucoup au théâtre, autant d’auteurs de pièces classiques comme Shakespeare, Molière, Marivaux, Musset, Labiche, Claudel, Rostand, Voltaire, notamment les personnages d'Astarté dans Zadig, Jeanne d’Arc dans Henri VI, Roxane dans Cyrano de Bergerac, Sylvia dans L’île des esclaves et La colonie, Idamé dans L'orphelin de la Chine, Marthe dans L'échange, Cécile dans Il ne faut pas jurer de rien..., que de registres plus modernes comme Durringer, Camoletti, Ayn Rand, Guybet, Druart, Merle..., notamment les rôles de Judith dans Boeing Boeing, Nancy Lee dans Coupable non coupable ou encore Prune dans Sacré Noël.

Au cinéma, elle tourne sous la direction de Costa-Gavras dans Le capital, Patrick Grandperret dans Meurtrières, Eric Civanyan dans Demandez la permission aux enfants, Claude Lelouch dans Le genre humain, ou encore Gérard Jugnot dans Monsieur Batignole. Parallèlement elle joue dans de nombreux courts-métrages et séries télévisées (Sécurité intérieure, Mes amis mes amours, La crim', Julie Lescaut, Docteur Sylvestre, Une femme d'honneur...).

On a pu la remarquer dernièrement dans le rôle de la Reine Marie Leczinska dans Secrets d'histoire et dans Louis XV - Le soleil noir réalisé par Thierry Binisti. Elle prête également sa voix à des séries et dessins-animés.