זופיה קטז'ינה טומצ'ק נולדה בוורשה למריה ורוניקה וליוסף טומצ'ק. בילדותה התייתמה, ועל פי רצון משפחת אמה התחנכה במנזר. ערב פרוץ מלחמת העולם השנייה סיימה קטז'ינה בית ספר גבוה למדע פוליטי. ב-1939 היא חייתה בלבוב תחת השלטון הרוסי, עבדה בחברה בבעלות יהודית וקיימה קשרים תכופים עם יהודים. ב-1940 נישאה לזנון זלמן מרנהולץ, יהודי, והשניים הגיעו כפליטים לעיר אוסטרוג שבמחוז ווהלין.
עם הכיבוש הגרמני של העיר נרצח בעלה של קטז'ינה במהלך אקציה בתחילת אוגוסט 1941, והיא נותרה לבדה ובהיריון מתקדם. מכיוון שבעלת הדירה שבה התגוררה סירבה לקבלה חזרה, השתכנה קטז'ינה בביתה של יהודייה שבעלה נרצח אף הוא באקציה של תחילת אוגוסט. לאחר שבעלת הדירה היהודייה עברה לוורשה, נותרה קטז'ינה בדירה וניצלה את היותה ארית כדי לעזור ליהודים שנמלטו מגטו אוסטרוג. היא עשתה כל שביכולתה כדי לסייע למכרים היהודים הרבים שהתדפקו על דלתה.
תוך שימוש בתעודת הלידה שלה ובאמצעות קשריה לכומר קתולי השיגה תעודת לידה "ארית" לרוז'ה שיידלצ'קה, ונתנה לה את מעותיה האחרונות. מצוידת בכסף ובתעודה, שאפשרה לה להתנדב לעבודה בגרמניה בזהות של נערה פולנייה, עזבה רוז'ה את הגטו, עברה לגרמניה ושם שרדה. בספטמבר 1942 נמלט המהנדס מיכאל שכטוב מן הגטו והתחבא יותר משנה בביתה של קטז'ינה שברחוב טאטארסקה. בתחילה הוא התחבא בארון, אולם בהמשך עבר להתחבא בבור שחפר בדירה מתחת לקרשי הרצפה. בבור זה שהה בימים וממנו הגיח בלילות. קטז'ינה סייעה גם ליוסף גליצקי, שנמלט אף הוא מן הגטו ב-1942, קיבלה אותו בחפץ לב בביתה וסיפקה לו אוכל ולבוש. בהמשך הוא הצטרף לפרטיזנים ביערות המקומיים. יהודים שהסתתרו ביער סמוך נהגו להגיע בלילות לביתה של קטז'ינה, שסעדה אותם באוכל וסיפקה להם מלבושים. קטז'ינה גם תמכה חומרית ומוסרית באירנה שנסקרין ובגוטה שייברג, שהסתתרו בצד הארי של העיר.
ערב השחרור ולאחר ששכנים אוקראינים החלו להתנכל לה על כך שעזרה ליהודים, יצאה קטז'ינה עם בתה הקטנה ליערות, והצטרפה לקבוצת פרטיזנים יהודים מן העיירה אוסטרוג. עימם שהתה עד לשחרור האזור.
קטז'ינה סייעה בהצלת היהודים במגוון דרכים למרות סכנת החיים הממשית והמיידית שהייתה צפויה לה. זאת עשתה ממניעים הומניטריים בלבד, וללא כל קבלת תמורה או ציפייה להכרת תודה.
לאחר המלחמה נישאה קטז'ינה ליוסף רוזן, וב-1958 עלו השניים לישראל. ב-26 בספטמבר 1967 הכיר יד ושם בזופיה קטז'ינה רוזן כחסידת אומות העולם.
ב-31 במאי 1980, והיא כבת 63, הלכה זופיה קטז'ינה רוזן לבית טומצ'ק האמיצה וטובת הלב לעולמה. היא הובאה למנוחות בבית העלמין חולון.
