1932. február 2-án született Budapesten szülei egyetlen gyermekeként. Apai ősei a Gömör vármegyei Zádorfalván éltek, egy részük Erdélybe került, és református maradt, másik részük 1700 körül Jászberénybe költözött, és katolikus lett. Ezen ág leszármazottja édesapja, Katona Tibor (1900-1975), aki a budapesti MÁV Kórház igazgatóhelyettes főorvosa volt. Édesanyja, Halász Magdolna (1905-1981) háztartásbeli, Halász Imrének, Andrássy Gyula miniszterelnök sajtófőnökének, a Nyugat egyik alapítójának az unokája, Halász Gyulának, a Magyar Rádió Édes anyanyelvünk sorozata megindítójának a leánya.
A család anyai ága a Bereg és Szatmár vármegyékből, jelesül Sárosorosziból és Nagypaládról származott.
Első házasságából két leánya született: Ágnes (1958) az Akadémiai Kiadó szerkesztője, Annamária (1962) tanítónő. 1984-ben vette feleségül Barta Klára tipográfust. Gyermekük Tibor Elek (1987). 1938-1942 között a Marczibányi Téri Székesfővárosi Elemi Iskolába járt, majd nyolc évig a budapesti Érseki Katolikus (1948-tól Rákóczi) Gimnáziumban tanult, ott érettségizett 1950-ben. 1950-től az Eötvös Loránd Tudományegyetem Bölcsészettudományi Karának könyvtár-magyar-arab szakos hallgatója, oklevelét 1955-ben kapta meg - dacára annak, hogy egy ízben két félévre az egyetemről, majd egy alkalommal az ország összes felsőfokú iskolájából kitiltották "narodnyiksága" miatt.
Az egyetem befejezése után rövid ideig a Bács-Kiskun Megyei Könyvtár helyettes vezetője volt Kecskeméten. 1955-ben néhány hónapig a Fejér Megyei Tanács könyvtárügyi előadója, majd 1960-ig a bicskei Vajda János Járási Könyvtárat vezette. Itt kialakította az ország első cigánytelepi könyvtárát. Ezt követően egy esztendeig az MTA Biokémiai Intézetében alkalmazták részfoglalkozású könyvtárosként. 1961-ben kiadói szerkesztő lett, 1965-ig a Magyar Helikon, eztán huszonkét éven át az Európa Könyvkiadó felelős szerkesztője (együtt Konrád Györggyel, Bence Györggyel és Kőszeg Ferenccel). Ezalatt műfordítással is foglalkozott, többek között marokkói és indonéz népmeséket, arab elbeszélőket, afrikai történeteket, angol, amerikai, francia, német regényeket és elbeszéléseket ültetett át magyarra. 1977-től a Bibliotheca Historica történelmi és művelődéstörténeti sorozat szerkesztőbizottságának a tagja, 1979 óta a hasonló témájú Pro Memoria zsebkönyvtár szerkesztője. A reformkor és az 1848-1949. évi forradalom és szabadságharc kutatója. 1987-1990 között szabadfoglalkozású író, történész. 1990. január 1-jétől a József Attila Tudományegyetem Bölcsészettudományi Karán az új- és legújabb kori magyar történeti tanszék tanszékvezető-helyettese. Az oktatásba már korábban bekapcsolódott, 1980-tól az ELTE Eötvös József Kollégiumában, 1985-től a JATE-n tanított 19. századi magyar történelmet. A váci Madách Kör (1988) és a fővárosi Görgey Kör (1989) elnöke, a Nemzeti Panteon Alapítvány (1990) kuratóriumának társelnöke, a Kárpátaljai Szövetség (2001) elnöke. 1982- től tagja a Művészeti Alap Irodalmi Szakosztályának, 1983-tól a Magyar Írók Szövetségének. 1989 óta egyik szerkesztője és műsorvezetője a Magyar Televízió 1848-as szabadságharcra emlékező műsorainak.
Az 1990. évi politikai változások módosították történész-tanári pályáját. 1990. május 24-től 1992. június 19-ig a Külügyminisztérium politikai államtitkára. A külügyi munkában a tárca országgyűlési képviselete és a magyar biztonságpolitika kidolgozása volt a legfontosabb szakterülete. 1992. június 19. után az Antall-, majd a Boross-kormány miniszterelnökségi politikai államtitkára.
A sajtóügyekért is felelős államtitkárként elsőrendű feladata volt a tájékoztatáspolitika kialakítása s a kormányzatról alkotott kép formálása.
1942 és 1948 között cserkészként néprajzi gyűjtőmunkát végezve járta az országot. 1994 óta a Magyar Cserkész Szövetség elnöke. 1945-ben és 1956-ban tagja, illetve vezetője volt a kisgazdapárt ifjúsági szervezetének, a Független Ifjúságnak. 1950 és 1953 között DISZ-tag volt, de kizárták. Az 1990. évi országgyűlési választások második fordulójában az MDF jelöltjeként Pest megye 2. sz., Vác központú választókerületében képviselővé választották. 1990. május 3-tól államtitkári kinevezéséig az Országgyűlés honvédelmi állandó bizottságának a tagja volt. 1990-ben lépett be a pártba, 1993-1994-ben az MDF Országos Elnökségének a tagja. Az 1994. évi országgyűlési választásokon újra Pest megye 2. sz., Vác központú választókerületében indult, a második fordulóban 29,71 százalékkal a harmadik helyen végzett. A parlamentbe az MDF Pest megyei területi listájának második helyéről került be.
1996. április 15-ig a külügyi állandó bizottság tagja. Az IPU magyar csoportjának első alelnöke. Részt vett az Európai Biztonsági és Együttműködési Szervezet Parlamenti Közgyűlésébe teljes jogú tagként delegált Magyar küldöttség munkájában. 1994. december 11-én, az önkormányzati választásokon Budapest I. Kerületének polgármesterévé választották. Az MDF X. országos gyűlése után kilépett a pártból, a Magyar Demokrata Néppárt alapító tagja, az új párt frakciójának tagjaként folytatta képviselői munkáját.
2000-től 2002-ig Magyarország varsói nagykövete volt. A MDNP teljes megszűnése után átmenetileg visszavonult a nyílt politizálástól, a 2010-es országgyűlési választások előtt jelentkezett a Dávid Ibolya vezette MDF-nél, hogy szívesen vállal ismét szerepet az ő jelöltjükként.
Nagy formátú történész, szakterülete az 1848-49-es forradalom és szabadsághrac volt.
A Nemzeti Emlékhely és Kegyeleti Bizottság és az MTA Bölcsészettudományi Kutatóközpont Történettudományi Intézete Katona Tamást saját halottjának tekinti. Temetéséről később intézkednek.
