Катерина працювала в новоствореному Міністерстві цифрової трансформації України як частина команди реформ, яка запустила нове покоління електронних послуг, включаючи: еМалятко, електронний лікарняний та COVID-сертифікат у Дії.
У липні 2022 року вона ініціювала впровадження та очолила проект Армія дронів. Армія дронів є спільним комплексним проектом Генерального штабу Збройних Сил України, Державної служби спеціального зв’язку та захисту інформації України, Міністерства цифрової трансформації, Міністерства оборони України та UNITED24, що управляє та контролює закупівлю безпілотних авіаційних систем (для їх подальшої передачі військовим), тренує операторів дронів і підтримує українські стартапи та виробників у сфері безпілотних систем для сприяння розвитку відповідної експертизи в Україні.
27 вересня 2023 року Кабінет Міністрів України призначив Катерину Черногоренко на посаду заступника міністра оборони України з питань цифрового розвитку, цифрової трансформації та цифровізації.