Η Ειρήνη Καράγιαννη γεννήθηκε στην Αθήνα. Σπούδασε τραγούδι στο Ωδείο Athenaeum (Αθήνα) και στο Εθνικό Ωδείο, καθώς επίσης Γαλλική Φιλολογία στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Με υποτροφία των ιδρυμάτων «Ωνάσης» και «Μαρία Κάλλας», συνέχισε σπουδές στην Ακαδημία Αγίας Καικιλίας Ρώμης, με καθηγητές τις Βικτόρια ντε Λος Άνχελες στην Βαρκελώνη και Μαρία Λουίζα Κιόνι στο Μιλάνο. Παρακολούθησε, επίσης, μαθήματα υποκριτικής και χορού στο Λονδίνο, ως μέλος του Κέντρου Όπερας «Μάγερ Λίσμαν». Πρωτοεμφανίστηκε ως Ηλέκτρα στην όπερα Πυλάδης του Γιώργου Κουρουπού στο Μέγαρο Μουσικής Αθηνών (1991/92). Έκτοτε εμφανίστηκε σε πολλές παραγωγές του ΜΜΑ. Με την ΕΛΣ το 1994 πρωτοσυνεργάστηκε ερμηνεύοντας τον ρόλο του Ζήμπελ (Φάουστ, Ηρώδειο, 1993/94). Κατά την περίοδο 1998/2014 τραγούδησε πρωταγωνιστικούς και βασικούς ρόλους μεσοφώνου σε όπερες όπως: Οι δραπέτες της σκακιέρας, Αλτσίνα (Alcina, ως Μπρανταμάντε), Η σύντομη ζωή (La vida breve), Ο Νίξον στην Κίνα (Nixon in China), Τζάννι Σκίκκι (Gianni Schicchi), Οι πουριτανοί (I puritani ως Βασίλισσα Ενρικέττα), Καβαλλερία ρουστικάνα (Cavalleria rusticana, ως Λόλα), Η Σταχτοπούτα (La Cenerendola, ως Αντζελίνα), Βέρθερος (Werther, ως Σαρλότ) κ.ά. Συνεργάστηκε με την Όπερα Θεσσαλονίκης, το ΜΜΘ, το Ελληνικό Φεστιβάλ, την Ορχήστρα των Χρωμάτων, τους Σολίστ της Πάτρας κ.ά. Ερμήνευσε τους ρόλους Ιππόλυτη και Τιτάνια στην όπερα Όνειρο καλοκαιρινής νύχτας του Δημήτρη Παπαδημητρίου (Εθνικό Θέατρο, 1999/2000). Έδωσε ρεσιτάλ σε πολλές πόλεις της Ελλάδας, και εμφανίστηκε σε λυρικές σκηνές της Ευρώπης και της Αμερικής. Κέρδισε Α΄ Βραβείο στο Διεθνή Διαγωνισμό «Τζουζέπε Ντι Στέφανο» και ερμήνευσε τον ομώνυμο ρόλο στην όπερα Κάρμεν στο πλαίσιο του Μουσικού Ιουλίου στο Τράπανι (Ιταλία, 1998). Ερμήνευσε σε πρώτη εκτέλεση πολλά έργα σύγχρονων Ελλήνων συνθετών (Κουρουπός, Σφέτσας, Μαρκόπουλος, Παπαδημητρίου). Έχει δισκογραφία.