Kerstin Avemo är utbildad på Operahögskolan i Stockholm. På GöteborgsOperan debuterade hon med titelrollen i Bergs Lulu (2002), för vilken hon belönades med SvD:s operapris och Tidskriften Operas pris. Hon har därefter mött Göteborgspubliken i bl.a. Lucia di Lammermoor, Hoffmanns äventyr, I Capuleti e i Montecchi, Orfeus och Eurydike, som Violetta Valéry i David Radoks La traviata, Mimì i La bohème, Juliette i Nyckeln till drömmarna och i Vox humana. 2021 gjorde Avemo den enda rollen i Schönbergs Pierrot lunaire i en uppsättning där hon även stod för idé, koncept och regi.
Avemo har gästat operahus runtom i världen med roller som Leticia Maynar i The Exterminating Angel (Det Kongelige Teater), Anita i Léhars Giuditta (Bayerische Staatsoper), Despina i Così fan tutte (Madrid, Bryssel, Wien), Blondchen i Enleveringen ur seraljen (Frankfurt), Olympia i Hoffmanns äventyr (Bregenz), Zerlina i Don Giovanni (Aix-en-Provence, Moskva) samt Maid i Powder her face (Warszawa, Bryssel). Hon har även framfört Schuberts Schwanengesang i bl.a. Bryssel, Paris, Milano, Luxemburg och Moskva. På Kungliga Operan har Avemo framträtt som Leilah/Lilith vid urpremiären av Tristessa av Johan S. Bohlin, Nattens drottning i Trollflöjten, Mélisande i Pelléas och Mélisande och Gilda i Rigoletto.
Flera samtida kompositörer har utgått från Avemos höga sopran för att ge färg åt nyskrivna verk, t.ex. Philippe Boesmans (Kristin i Julie) och Benoît Mernier (Wendla Bergmann i Frühlings Erwachen). Kerstin Avemo uruppförde 2017 Hosokawas Futari Shizuka (The Maiden from the Sea) tillsammans med Ensemble intercontemporain på Philharmonie de Paris och hon har därefter framfört stycket på bl.a. Kölner Philharmonie, Kaufman Concert Hall i New York och i Suntory Hall i Tokyo. 2016 tilldelades hon H.M. Konungens medalj Litteris et Artibus för sina framstående konstnärliga insatser som operasångerska. 2022 tilldelades Kerstin Avemo stipendium från Sten A Olssons Stiftelse för Forskning och Kultur ”för sin sceniska självklarhet, gnistrande sopranstämma och enastående rolltolkningar, inte minst på GöteborgsOperan”.