Christa Mayer erhielt ihre Gesangsausbildung an der Bayerischen Singakademie und der Musikhochschule München, die sie 2001 mit dem Meisterklassendiplom abschloss. Bereits während des Studiums bekam sie zahlreiche Preise verliehen, dazu zählt u.a. ein Preis beim Internationalen Wettbewerb der ARD in München.

Seit 2001 ist Christa Mayer Ensemblemitglied an der Sächsischen Staatsoper Dresden. Hier gab sie erfolgreiche Rollendebüts u.a. als Erda (Das Rheingold und Siegfried), Fenena (Nabucco), Suzuki (Madama Butterfly), Quickly (Falstaff), Ottavia (Poppea), Orlando (Orlando), Baba (The Rake’s progress), Adelaide (Arabella), Gaea (Daphne), Jezibaba (Rusalka), Gräfin Geschwitz (Lulu).

Im Ring-Zyklus der Semperoper war Christa Mayer unter der Leitung von Fabio Luisi als Erda und Waltraute (Götterdämmerung) zu erleben (2006).

Gastspiele führten sie u.a. an die Deutsche Oper Berlin, die Hamburgische Staatsoper und an die Bayerische Staatsoper, an das Teatro del Maggio Musicale Florenz und das Teatro La Fenice Venedig sowie an die Opernhäuser nach Barcelona, Sevilla, Bilbao und Madrid.

Als Konzertsängerin arbeitete sie mit den Dirigenten Herbert Blomstedt, Sir Colin Davis, Frans Brüggen, Charles Mackerras, Jonathan Nott, Omer Meir Wellber, Robin Ticciati, Daniele Gatti, Semyon Bychkov, Marek Janowski, Ingo Metzmacher, Christian Thielemann und Riccardo Chailly.

2007 war Christa Mayer eingeladen, unter Zubin Mehta im neuerbauten Palau De Les Arts Valencia im Ring mitzuwirken (Erda, Schwertleite).

2008 debütierte Christa Mayer unter der Leitung von Christian Thielemann bei den Bayreuther Festspielen als Erda und Waltraute – und wurde daraufhin auch für 2009 und 2010 für dieselben Partien wieder nach Bayreuth eingeladen.

In Dresden und Düsseldorf sang sie in Händels Giulio Cesare die Cornelia. An die Hamburgische Staatsoper war sie als Quickly (Falstaff) eingeladen. In der Dresdner Produktion Alcina war Christa Mayer Bradamante, unter Christian Thielemann sang sie – ebenfalls in Dresden – in Bachs Weihnachtsoratorium.

Mit überragendem internationalem Erfolg sang Christa Mayer im Bayreuther Tristan die Brangäne. Am New National Theatre Tokio übernahm sie die Partie der Erda. Bei den Salzburger Osterfestspielen 2016 wirkte sie in Otello (Emilia) und der Missa solemnis unter Christian Thielemann mit, 2017 übernahm sie in der Salzburger Walküre, ebenfalls unter Thielemann, die Fricka. In Mathis der Maler (unter Simone Young) in Dresden sang sie die Gräfin. Zu einem besonderen persönlichen Erfolg wurde für Christa Mayer die Interpretation der Didon in der Dresdner Neuproduktion von Berlioz’ Les Troyens. Mit den Bayreuther Festspielen gastierte Christa Mayer als Fricka in Abu Dhabi, nach Salzburg kehrte sie als Magdalene in den Meistersingern zurück. Unter der Leitung von Jaap van Zweeden sang Christa Mayer in Dallas die Fricka in Walküre.

Im Sommer 2019 war Christa Mayer wiederum die Brangäne in Bayreuth. Das BBC Symphony Orchestra London engagierte Christa Mayer für Konzerte mit Glanerts Requiem, unter Christian Thielemann sang die Künstlerin in Dresden in den Gurreliedern die Waldtaube. Mit dieser Partie war Christa Mayer auch beim KBSSO in Seoul zu erleben.

In der Spielzeit 2020/21 sang Christa Mayer an der Semperoper Clairon in der Neuproduktion Capriccio. Ebenfalls 2021 war sie bei den Bayreuther Festspielen als Fricka in Walküre zu erleben, gab Konzerte in der Philharmonie de Paris, im Konzerthaus Wien, im Brucknerhaus Linz, im Megaron Athen und im Salzburger Festspielhaus. Im neuen Bayreuther Ring sang Sie 2022 die Fricka im Rheingold und der Walküre sowie die Waltraute in Die Walküre und Götterdämmerung.

In der Spielzeit 22/23 gab die Sängerin u.a. ihr Debüt als Amneris in Aida und sang die Fricka sowie die Siegfried-Erda im Ring an der Semperoper Dresden, gastierte als Brangäne an der Wiener Staatsoper und kehrte als Fricka und Waltraute im Ring sowie als Brangäne zurück zu den Bayreuther Festspielen. Auf der Konzertbühne sang sie Mahlers Lied von der Erde mit den Duisburger Philharmonikern unter der Leitung von Axel Kober und mit dem Gulbenkian Orchester in Lissabon unter der Leitung von Hannu Lintu, wirkte beim ZDF-Silvesterkonzert mit und übernahm die Alt-Partie in Mahlers 3. Sinfonie in Dresden, Leipzig, Hamburg und Wien unter der Leitung von Christian Thielemann.

Zuletzt sang sie in Dresden u.a. Brangäne und gab ihr Rollendebüt als Kabanicha in Katja Kabanova. In Bayreuth war sie  die Fricka und Waltraute im Ring des Nibelungen sowie die Brangäne in der Tristan-Neuproduktion 2024. Zudem war sie bei zahlreiche Konzertauftritten zu erleben, u.a. in Paris, Tokio, Prag, Weimar und Dresden. Zu ihren zukünftigen Engagements, neben zahlreichen Auftritten an der Semperoper Dresden, zählt ihr Debüt an der Mailänder Scala als Erda im Ring des Nibelungen. In Bayreuth wird sie erneut die Fricka und Waltraute im Ring sowie die Magdalene in der Neuproduktion der Meistersinger übernehmen.

Im Februar 2020 hat die Sächsische Staatsoper Dresden Christa Mayers künstlerische Verdienste mit dem Titel Kammersängerin gewürdigt. Das Land Bayern ehrte Christa Mayer im Herbst 2020 mit dem Bayerischen Kulturpreis.