La mezzo-soprano française Karine Deshayes fait des études en musicologie à la Sorbonne, puis en chant au Conservatoire de Paris. Pour approfondir son travail, elle suit les masterclass de Régine Crespin. Une fois diplômée, elle intègre la troupe de l'Opéra de Lyon en 1998. Elle y chante notamment les rôles de Cherubin dans Les Noces de Figaro de Mozart, de Stéphano dans Roméo et Juliette de Gounod et surtout de Rosina dans Le Barbier de Séville de Rossini. À la même période, elle prend également le rôle d’Elena dans La Dame du lac de Rossini au Festival de Radio-France à Montpellier.
En 2002, elle reçoit le Premier prix du concours « Voix Nouvelles ». Parallèlement, le petit rôle du Marmiton dans Rusalka de Dvorak lui permet de faire ses premiers pas à l’Opéra de Paris, tandis qu’elle chante la Deuxième Dame dans La Flûte enchantée de Mozart à Toulouse, Mercédès dans Carmen de Bizet à Orange, Irène dans Tamerlano de Haendel au Théâtre des Champs-Elysées ou encore Boulotte dans Barbe-Bleue d’Offenbach à Avignon.
Progressivement, elle prend des rôles plus importants comme celui d’Angelina dans La Cenerentola de Rossini à Bordeaux en 2004, ainsi que le rôle-titre féminin de Béatrice et Bénédict de Berlioz à Strasbourg en 2005. Forte de sa notoriété grandissante, elle participe pour la première fois au Festival de Salzbourg en Deuxième Dame dans La Flûte enchantée.
En 2006, Karine Deshayes fait des débuts remarqués au Metropolitan Opera de New-York dans le rôle de Siebel dans Faust de Gounod. Elle est dès lors régulièrement invitée par l'Opéra de Paris pour interpréter des rôles majeurs du répertoire. Ainsi, durant la saison 2009/2010, elle reprend son rôle de Rosina dans Le Barbier de Séville à Bastille et celui d’Elena dans La Dame du lac au Palais Garnier. En 2011, elle y incarne pour la première fois Dorabella dans Cosi fan tutte de Mozart avant de retourner à Lyon en Charlotte dans Werther de Massenet. La mezzo débute également au Teatro Real de Madrid dans l'exigent rôle d’Urbain dans Les Huguenots de Meyerbeer. Elle est nommée cette année-là meilleure artiste lyrique au Victoires de la musique classique.
En 2012, elle interprète sa première Carmen à l’Opéra de Paris, où elle aborde en 2013 Jules César en Egypte de Haendel, y campant Sesto. La même année, elle chante le rôle-titre de Cendrillon de Massenet pour ses débuts au Liceu. Karine Deshayes retourne au Met en 2013 dans le rôle d’Isolier dans Le Comte Ory, puis s’empare des rôles d’Isoletta dans L’Etrangère à Marseille ainsi que de Roméo dans Les Capulet et les Montaigu à Paris en 2014.
De nouveau à Paris, elle chante le rôle-titre du Couronnement de Poppée avant de retourner aux Chorégies d’Orange en Fenena dans Nabucco. Elle chante le rôle-titre de La Belle Hélène à Toulon en 2014, tandis que la Cenerentola lui ouvre les portes de l’Opéra de San Francisco.
En 2015, le rôle de Nicklausse dans Les Contes d’Hoffmann l’emmène Met, avant que Donna Elvira dans Don Giovanni de Mozart ne la ramène à l’Opéra de Paris. En 2016, elle est de retour à Avignon pour le rôle d’Elisabeth dans Marie Stuart de Donizetti en version concert avant d’être élue pour la deuxième fois Artiste lyrique de l’année aux Victoires de la Musique Classique. Madrid l'accueille en Adalgisa dans Norma de Bellini la même année. La mezzo travaille ensuite le répertoire de Ravel avec L'Heure espagnole (Concepcion) en version concert à l'Opéra de Bordeaux. En 2017, elle fait un triomphe à Lyon dans le rôle-titre d'Alceste de Gluck. Puis, elle chante Elvira dans Les Puritains de Bellini en version concert au Festival de Montpellier et Mère Marie dans les Dialogues des Carmélites pour ses débuts à La Monnaie.
En 2018, l'Opéra de Saint-Étienne lui offre sa prise du rôle-titre de Semiramide de Rossini. Elle interprète Astasie dans la redécouverte de Tarare de Salieri, en concert à Versailles, au Théâtre de la Vienne, à la Philharmonie de Paris et à Caen. En 2019, elle prend le rôle de Marguerite dans La Damnation de Faust en concert à Nice, puis chante la Paix dans Le Triomphe du Temps et de la Désillusion à Versailles.
Durant la saison 2019/2020, Karine Deshayes interprétera Adalgisa dans la nouvelle production de Norma au Capitole de Toulouse au mois de septembre 2019, puis prendra le rôle de Balkis dans La Reine de Saba de Gounod en concert à l’Opéra de Marseille en octobre. En décembre, elle sera Angelina dans La Cenerentola de Rossini à Liège, puis retrouvera Marguerite dans Damnation de Faust en janvier 2020 en version de concert à la Philharmonie de Paris, dirigée par Tugan Sokhiev. Deux mois plus tard, elle chantera Sara dans Roberto Devereux (Donizetti), puis le Compositeur dans Ariane à Naxos de Strauss à Montpellier. Enfin, elle sera Eros dans Psyché d’Ambroise Thomas en concert au TCE en juin.
Elle remporte la Victoire de la Musique Classique Artiste Lyrique 2020, ex æquo.