Născut la Suceava, Cătălin Zara a urmat cursurile primare și gimnaziale la Școala Generală nr.3 (1976-1984) din orașul natal. Între anii 1984-1988, este un elev strălucit al Liceului de matematică-fizică „Ștefan cel Mare” din Suceava.
Pasiunea pentru matematică i-a adus numeroase premii la Olimpiadele Naționale de Matematică.
Cum a ajuns un român profesor în Departamentul de Matematică al celebrei universități americane MIT
Între anii 1989-1994, Cătălin Zara a fost student al Facultății de Matematică de la Universitatea din București pe care a absolvit-o ca șef de promoție. În anul 1995, a obținut Diploma de Studii Aprofundate cu specializarea Geometrie Diferențială, cu o lucrare in domeniul geometriei grupurilor Lie, realizata sub îndrumarea profesorului Liviu Nicolescu.
După absolvire a început cariera academica, fiind admis pe o poziție de preparator in cadrul Catedrei de geometrie a Facultății de Matematică de la Universitatea București.
Intre anii 1996-2000, Cătălin Zara a urmat studii doctorale in Departamentul de Matematică al universității americane Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.). Sub îndrumarea profesorului Victor Guillemin, renumit specialist în geometrie simplectică, în anul 2000 a devenit doctor în științe matematice, susținind teza de doctorat cu titlul „One-skeleta, Betti numbers, and equivariant cohomology.”
În perioada studiilor doctorale Cătălin Zara a primit numeroase premii, printre care Goodwin Medal, M.I.T. (2000) – cel mai înalt premiu oferit de M.I.T. studentilor din programe doctorale, în semn de recunoaștere a calității deosebite in activitatea didactica; Johnson Prize, M.I.T. (1999) – premiu al Departamentului de Matematică pentru o lucrare de cercetare remarcabilă acceptată spre publicare de către o revistă importantă.
Între anii 2000-2003, Cătălin Zara a desfășurat o activitate postdoctorală (J.W. Gibbs Instructor) la Universitatea Yale, urmata de doi ani (2003-2005) ca Assistant Professor la Pennsylvania State University, Altoona.
Din anul 2005 este membru al Departamentului de Matematică de la Universitatea Massachusetts Boston, promovat conferențiar în 2011 si profesor in 2017.
Profesorul Cătălin Zara s-a implicat într-un program de cercetare de înaltă ținută științifică; este apreciat pe plan internațional pentru contribuția sa originală și semnificativă într-un domeniu important al matematicii contemporane.
Profesorul Cătălin Zara ține o legătură strânsă cu România, prin intermediul familiei, a colegilor de liceu și de facultate, dar și prin vizite frecvente.