Кристина Мхитарян родилась в Новороссийске. Обучалась в школе-театре «Галина Вишневская» (класс Жанны Цупиковой), Государственном музыкальном колледже имени Гнесиных (класс Рузанны Лисициан) и Российской академии музыки имени Гнесиных, которую окончила в 2013 году. В 2012–2015 гг. – артистка Молодежной оперной программы Большого театра.

Лауреат международных конкурсов имени Франсиско Виньяса в Барселоне (III премия, 2012), Королевы Сони в Осло (I премия, 2013), «Новые голоса» в Гютерсло (III премия, 2013), Международного музыкального конкурса имени Джованни Баттисты Виотти в Верчелли (I премия, 2014), «Опералия» Пласидо Доминго в Астане (II премия, 2017) и других престижных состязаний. Удостоена Российской оперной премии Casta Diva (2023, номинация «Певица года»).

С 2015 года началась международная карьера певицы. С тех пор она регулярно выступает на самых престижных сценах мира, в том числе в Королевском театре Ковент-Гарден в Лондоне, Метрополитен-опере в Нью-Йорке, Венской государственной опере, Баварской государственной опере в Мюнхене, Гамбургской государственной опере, берлинской Дойче Опер, Национальной опере Амстердама, Национальной опере Лотарингии в Нанси, Базельском театре, Большом театре в Женеве, Норвежской опере в Осло, Бергенской национальной опере, Королевском театре Дании, Дворце искусств в Валенсии, Театре Лисеу в Барселоне, Римской опере, Австралийской опере, Королевской опере Маската, Опере Палм-Бич, на Глайндборнском фестивале.

В репертуаре певицы – Виолетта, Джильда («Травиата», «Риголетто» Верди), Лауретта, Мюзетта («Джанни Скикки», «Богема» Пуччини), Джульетта («Капулети и Монтекки» Беллини), Адина («Любовный напиток» Доницетти), Микаэла, Лейла («Кармен», «Искатели жемчуга» Бизе) и другие партии. Она также выступила в операх «Гелиогабал» (Эритея) и «Ясон» (Гипсипила) Кавалли, исполнила заглавную роль в «Альцине» Генделя (Национальная опера Лотарингии) и Армиду в «Ринальдо» Генделя на Глайндборнском фестивале (дирижер – Максим Емельянычев). 

Среди недавних дебютов артистки – Мария Стюарт в одноименной опере Доницетти (Голландская национальная опера) и Татьяна в «Евгении Онегине Чайковского (Театр Лисеу в Барселоне, Королевский театр в Мадриде, Ковент-Гарден), Мими в «Богеме» Пуччини (Метрополитен-опера), Манон в одноименной опере Массне (Венская государственная опера).