Tahun 1554 dia membantu Nobunaga menguasai Kiyosu. Uniknya, awal kariernya yang membuat namanya mulai dikenal adalah usaha kudeta terhadap Nobunaga tahun 1556 dimana dia berkomplot dengan adik Nobunaga, Nobuyuki dan Hayashi Michikatsu. Kudeta ini gagal, Nobuyuki dibunuh tetapi Katsuie dan Hayashi mendapat pengampunan. Menurut sebuah versi, setelah kegagalan membayangi kudeta itu, Katsuie menarik dukungannya dan membeberkan segalanya pada Nobunaga. Setelah menerima pengampunan, dia melayani Nobunaga dengan kesetiaan penuh. Dia menjadi salah satu tangan kanan Nobunaga yang dapat diandalkan. Dia membantu klan Oda dalam unifikasi Owari dan pertempuran Okehazama mengalahkan klan Imagawa, setelah itu mengikuti ekspedisi Nobunaga melawan klan Saito dari Mino.
Masa keemasan
Tahun 1567, Katsuie memimpin pasukannya menyerang provinsi Settsu, disana dia mengalahkan pasukan gabungan klan Miyoshi dan Matsunaga di dekat Sakai. Tiga tahun setelahnya, dia meningkatkan pamornya dalam pengepungan kastil Chokoji di selatan provinsi Omi. Setelah kastil itu jatuh, Katsuie dipercaya untuk menjaganya sementara Nobunaga bertempur dengan Azai dan Asakura di tempat lain. Awal tahun 1570, kastil Chokoji diserbu oleh 4000 orang di bawah pimpinan Rokkaku Yoshikata. Situasi sangat genting karena Katsuie hanya mempunyai 400 orang dan makin memburuk setelah Rokkaku memutuskan jalur persediaan air. Mengetahui Rokkaku akan menunggu mereka sampai mati kehausan, Katsuie melancarkan serangan-serangan terhadap garis depan Rokkaku dengan tujuan menjaga moral pasukannya. Namun, Rokkaku juga sudah tahu bahwa persediaan di kastil sudah sangat menipis dan merencanakan serbuan berskala besar. Malam itu Katsuie mengumpulkan bawahan-bawahannya untuk memutuskan tindakan terakhir dan dia memutuskan lebih baik mati dalam pertempuran daripada mati perlahan-lahan kehausan. Kemudian, dia memimpin penyerbuan final terhadap Rokkaku. Mereka berjuang dengan heroik dan ganas sehingga akhirnya pasukan Rokkaku pun mundur. Pada tahun yang sama, Katsuie juga berpartisipasi dalam pertempuran Anegawa.
Tahun 1571, dia menjadi salah satu komandan utama Oda dalam rangka menumpas pemberontak Ikko di Nabeshima, dalam perang ini dia terluka parah. Tahun 1573, Nobunaga berhasil menghancurkan klan Azai dan Asakura. Shibata dianugerahi provinsi Echizen yang tadinya milik Asakura dan kastil Kitanosho, selain itu dia juga diberikan janda Azai Nagamasa, putri Oichi yang juga adalah adik Nobunaga. Sebenarnya lebih tepat jika dikatakan Katsuie mendapatkan kembali Oichi karena sebelumnya mereka pernah menikah, tetapi karena alasan politis, Nobunaga membatalkan pernikahan mereka dan menyerahkannya pada Azai Nagamasa. Dari Nagamasa, Oichi telah melahirkan tiga anak perempuan dan seorang anak laki-laki yang mengikuti ayahnya melakukan seppuku setelah kekalahannya. Hal inilah yang menjadi salah satu alasan Katsuie pernah mendukung rencana kudeta terhadap Nobunaga.
Tahun-tahunnya di daerah baru itu kebanyakan dipakai untuk menumpas sisa-sisa pemberontak Honganji, juga membantu Nobunaga dalam pertempuran Nagashino (1575). Dia adalah orang yang pertama kali mengadakan perburuan pedang (katanagari) untuk mengurangi kemungkinan pemberontakkan Ikko lebih jauh. Tahun 1576, dengan dibantu oleh Maeda Toshiie dan Sassa Narimasa, Katsuie memperluas daerahnya ke utara hingga provinsi Kaga, sebuah ekspedisi yang sulit namun tanpa kemenangan yang berarti. Tahun 1577, dia terlibat dalam pertempuran Tedorigawa di provinsi itu. Ini adalah pertempuran dimana pasukan Oda dikalahkan oleh pasukan Uesugi yang dipimpin Uesugi Kenshin. Namun keberuntungan berpihak pada Oda, tahun berikutnya Kenshin meninggal secara mendadak dan klan Uesugi terjerumus dalam kerusuhan internal masalah karena masalah suksesi. Katsuie mulai memasuki daerah Uesugi. Tahun 1581, Maeda Toshiie menduduki Noto dan Sassa Narimasa menduduki Etchu. Sejak 1573, memang Katsuie belum pernah ditransfer dari Echizen, satu-satunya perwira kelas atas Oda yang belum pernah dipindah-pindah dari provinsi ke provinsi. Kemungkinan karena Nobunaga menganggapnya orang yang paling pantas untuk menjaga front utara yang paling rentan dari serangan klan Uesugi.
Pasca kematian Nobunaga
Juni 1582, Nobunaga terbunuh dalam Insiden Honnoji di Kyoto, saat itu Katsuie sedang sibuk menghadapi klan Uesugi dan tidak dapat segera kembali karena jarak yang cukup jauh. Dia hanya dapat menerima kabar mengenai tindakan balasan terhadap Akechi Mitsuhide yang mengkhianati Nobunaga telah dilaksanakan oleh Toyotomi Hideyoshi, bawahan Nobunaga lainnya. Pasca kematian Nobunaga, bawahan-bawahan Oda termasuk dirinya berkumpul di Kiyosu membahas masalah suksesi. Karena Oda Nobutada putra Nobunaga yang seharusnya menjadi penerus juga ikut terbunuh dalam insiden itu, maka masalah ini menjadi rumit. Katsuie mendukung putra ketiga yaitu Oda Nobutaka sementara Hideyoshi mendukung anak Nobutada yaitu Oda Hidenobu (Samboshi) yang masih bayi. Hideyoshi memenangkan rapat hari itu dan diputuskan bahwa Nobutaka hanya bertindak sebagai pelindung bagi Hidenobu sampai umurnya mencukupi.
Setelah konferensi Kiyosu, hubungan antara Katsuie dan Hideyoshi semakin memburuk. Bersama Nobutaka dan Takigawa Kazumasu dia menyusun rencana untuk memerangi Hideyoshi. Musim dingin 1582, kedua belah pihak terlibat dalam konflik terbuka. Sial bagi Katsuie, saat itu adalah waktu yang tidak tepat karena salju tebal menghalangi gerak laju pasukannya hingga awal musim semi tahun depan. Katsuie memerintahkan anak angkatnya, Katsutoyo di Nagahama untuk menyerang pos terdepan Hideyoshi di Omi. Namun Hideyoshi berhasil mengatasinya dengan menyogok samurai di Nagahama untuk mengkhianati kastilnya. Takigawa juga dapat ditundukkan setelah terkepung di Kameyama dan dipaksa menyerah.
Akhir hayat
Makam Shibata Katsuie
Tahun 1583, Katsuie mengirim tangan kanannya yang juga keponakannya, Sakuma Morimasa untuk menyerang benteng-benteng utama Hideyoshi di bagian utara Omi. Sakuma memang berhasil mengalahkan benteng yang dijaga Takayama Ukon dan pasukannya terus melaju mengepung Nakagawa Kiyohide di Shizugatake, disana mereka berhasil membunuh Nakagawa namun anak buahnya tetap bertahan mati-matian. Mabuk akan kemenangan, Sakuma mengabaikan perintah Katsuie untuk mundur ke Echizen dan ngotot untuk menduduki Shizugatake. Bala bantuan Hideyoshi pun tiba di Shizugatake dan berhasil mengalahkan pasukannya. Sekarang mundur pun sudah terlambat, Sakuma tertangkap dan kemudian dihukum mati. Setelah sisa pasukannya kembali ke Kitanosho, Shibata sadar bahwa dirinya telah kalah. Dia lalu mengurung diri di kastilnya dan bersama istrinya, putri Oichi melakukan seppuku di tengah kastel yang mulai dilalap api itu. Ketiga putri mereka selamat dan diasuh oleh Hideyoshi, salah satunya belakangan menjadi selirnya.
Shibata Katsuie dalam budaya populer
Katsuie muncul dalam game Kessen 3 produksi Koei sebagai karakter yang bisa dipakai
Dia juga muncul dalam game Samurai Warriors 2 produksi Koei, tetapi tidak bisa dipakai
