Christina Koch nació el 29 de enero de 1979 en Grand Rapids, Michigan. Creció en Carolina del Norte, donde se graduó por la Facultad de Ciencias y Matemáticas de Carolina del Norte en 1997. Tiempo después obtuvo las licenciaturas de Ingeniería eléctrica (en 2001) y de física (en 2002) en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Después, trabajó como ingeniera eléctrica en el Goddard Space Flight Center (el Laboratorio de Astrofísica de Alta Energía de la NASA), con instrumentos científicos para misiones de la NASA. También, en este periodo, estuvo dirigiendo un curso de Laboratorio de Física en el Montgomery College. En 2004, pasó a ser investigadora asociada en el Programa Antártico de los Estados Unidos, donde completó dos temporadas de invierno. Durante su estancia allí participó en equipos de lucha contra incendios y en equipos de búsqueda y rescate de Ocean/Glacier, hasta 2007, año en el que decidió volver a su trabajo como ingeniera eléctrica, esta vez en el Departamento Espacial del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, ayudando con instrumentos que estudian partículas de radiación (usadas en misiones de la NASA).
Unos años después, entre 2010 y 2013, regresó a trabajar como investigadora en bases científicas remotas, trabajó, de nuevo,para el Programa Antártico de los Estados Unidos y para la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) (en el Observatorio de línea de base de la División de Monitoreo Global, en Alaska, y como jefa de estación del Observatorio de Samoa Americana). En 2013, fue seleccionada por la NASA como candidata a astronauta, por lo que empezó un proceso de formación, incluyendo instrucción en robótica, caminatas espaciales, entrenamiento de vuelo y fisiológico, etc. Terminó su instrucción en 2015. Y no fue hasta 2019 cuando realizó su primera misión espacial (expediciones 59, 60 y 61) en la Estación Espacial Internacional, de la que regresó en 2020 (estableciendo el récord para la mayor estancia de una mujer en el espacio, 328 días).
Su misión más reciente, para la que fue seleccionada en 2023, fue en el Programa Artemis. En Artemis II (2026), Koch, junto a otros 3 reconocidos astronautas, sobrevoló la Luna, pasando por la cara oculta de la Luna y convirtiéndose en la primera mujer tanto en salir de la órbita terrestre baja, como en viajar a la Luna. Regresó de esta misión hace apenas un mes, el 10 de abril de 2026.