Karine Babajanyan schloss ihr Gesangsstudium am Konservatorium ihrer Heimatstadt Jerewan mit Auszeichnung ab und wurde sofort ans dortige Nationaltheater engagiert. Von 2003 bis 2011 war sie Ensemblemitglied der Staatsoper Stuttgart. Ihr vielfältiges Repertoire umfasst u. a. Rollen wie Leonora / IL TROVATORE, Elisabetta / DON CARLO, Leonora / LA FORZA DEL DESTINO, Alice Ford / FALSTAFF, Cio-Cio-San / MADAMA BUTTERFLY, Mimì / LA BOHEME, Desdemona / OTELLO, Donna Elvira / DON GIOVANNI, Maria / MAZEPPA, Maddalena / ANDREA CHÉNIER, Amelia / UN BALLO IN MASCHERA und Hanna Glawari / DIE LUSTIGE WITWE die Titelpartien in JENUFA, TOSCA, MANON LESCAUT, SUOR ANGELICA und NORMA.

Gastverpflichtungen führten sie an die Staatsoper Berlin, die Staatsoper Hamburg, die Deutsche Oper am Rhein, die Oper Frankfurt, die Oper Köln, das Nationaltheater Mannheim, das Opernhaus Zürich, die Semperoper Dresden, das New Israeli Opera Tel Aviv, die de Vlaamse Opera, an das Grand Théâtre Genf, das Royal Danish Theatre in Kopenhagen, die Finnische Nationaloper, die Peking-Oper, das New National Theatre Tokyo, zu den Bregenzer Festspielen, sowie nach Mexiko City, Warschau, Basel und Bern.

In der Spielzeit 2015/16 gab die Sängerin ihr Debüt als Elena / MEFISTOFELE an der Bayerischen Staatsoper. Als Ensemblemitglied der Staatsoper Hannover ist sie regelmäßig als Manon, Tosca und Senta zu erleben. In weiteren Gastengagements war sie als Mimì an der Ungarischen Staatsoper Budapest und beim Festival Torre del Lago, als Cio-Cio-San an der Oper Stuttgart und als Tosca an der Oper Leipzig und der Staatsoper in Prag zu erleben. 2019 gab sie ihr Debüt als Tosca an der Staatsoper Unter den Linden Berlin, an der Wiener Staatsoper und an der Deutschen Oper Berlin.

Karine Babajanyan arbeitete mit namhaften Dirigenten und Regisseuren zusammen, wie Daniel Oren, Carlo Rizzi, Robin Ticciati, Lothar Zagrosek, Stefan Soltesz, Jonathan Nott, Carlo Montanaro und Julian Kovatchev; Peter Konwitschny, Philipp Himmelmann, Graham Vick, Jossi Wieler, Tatjana Gürbaca, Monique Wagemakers, Michael Schulz und Dietrich Hilsdorf. Die „Puccini-Sängerin der absoluten Sonderklasse“ (Das Opernglas) hat an der Seite von Giuseppe Giacomini für EMI eine CD mit Arien und Duetten Giacomo Puccinis aufgenommen.