Ως φοιτήτρια, αλλά και στη συνέχεια ως πτυχιούχος αρχαιολόγος, η Κατερίνα Περιστέρη εργάστηκε στην ΙΗ΄ Εφορεία Προϊστορικών & Κλασικών Αρχαιοτήτων σε ανασκαφές στη Θάσο και με την Εφορεία και με την Γαλλική Αρχαιολογική Σχολή σε πρόγραμμα καταγραφών και τεκμηρίωσης αρχείων, καθώς και με την Αρχαιολογική Εταιρεία ως επιστημονική συνεργάτης του Δ. Λαζαρίδη, για τέσσερα ολόκληρα χρόνια στην Αρχαία Αμφίπολη, σε ανασκαφές στο Βόρειο Τείχος και την Αρχαία Ξύλινη Γέφυρα.
Το 1980 διορίζεται μόνιμη αρχαιολόγος στο υπουργείο Πολιτισμού. Ξεκινά στη ΙΘ΄ Εφορεία Προϊστορικών & Κλασικών Αρχαιοτήτων Θράκης και συμμετέχει στις ανασκαφές στα Αρχαία Άβδηρα, στη Μαρώνεια και στη Μεσημβρία – Ζώνη.
Ύστερα από τρία χρόνια μετατίθεται στη ΙΗ΄ Εφορεία Προϊστορικών & Κλασικών Αρχαιοτήτων Ανατολικής Μακεδονίας, όπου και ξεκινά τις ανασκαφές και αποκαλύπτει τον Προϊστορικό Οικισμό Ντικιλι-Τάς και σωστικές οικοπέδων.
Στον νομό Δράμας, η αρχαιολογική της σκαπάνη φέρνει στο φως το Ιερό Διονύσου, στην Καλή Βρύση, που χρονολογείται στα τέλη του 3ου π.Χ. αιώνα, ενώ πραγματοποιεί την ανασκαφή του Προϊστορικού Οικισμού Αρκαδικού Δράμας σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης με τον Γ. Χουρμουζιάδη και την ανασκαφή Ταφικών Τύμβων Ρωμαϊκών Χρόνων στην παραμεθόρια περιοχή Ποταμών.
Γίνεται υπεύθυνη οργάνωσης και εκθεσιακού προγράμματος του νέου μουσείου Δράμας που εγκαινιάστηκε το 2000.
Στις ανασκαφικές της έρευνες στη Θάσο, ως υπεύθυνη αρχαιολόγος, συνεργάζεται με τη Γαλλική Αρχαιολογική Σχολή στη θέση «Φαρί» σε αρχαϊκό αγγειοπλαστείο, καθώς και στον Αρχαιολογικό Χάρτη νήσου Θάσου.
Το 2004 αναλαμβάνει τη διεύθυνση της ΚΗ΄ Εφορείας Προϊστορικών & Κλασικών Αρχαιοτήτων Σερρών. Οι ανασκαφές της αποκαλύπτουν γρήγορα την «Αρχαία Βέργη», στον σημερινό Νέο Σκοπό τού δήμου Εμμ. Παππά, αποικία των Θασίων επί του Στρυμόνα, ενώ παράλληλα κατευθύνεται και στην αντίθετη πλευρά του νομού, όπου και αποκαλύπτει στον «Μαύρο Βράχο» στο Σιδηρόκαστρο, το Ιερό Νυμφών, του Απόλλωνα και Πάνα, Ρωμαϊκών χρόνων. Η αρχαιολογική της σκαπάνη δεν σταματά- στην Αρχαία Άργιλο και παράλληλα στην Αρχαία Αμφίπολη αποκαλύπτει 400 τάφους Ελληνιστικών και Ρωμαϊκών χρόνων, συνεχίζει με την ανασκαφή σπιτιών του Αρχαίου Οικισμού και από το 2009-2010 ασχολείται με την ανασκαφή στο Αρχαϊκό Νεκροταφείο της περιοχής του Λόφου Καστά.
