Катрин Бейли Бекинсейл е родена на 26 юли 1973 г. в Лондон, Англия, Великобритания. През по-голямата част от живота си живее в британската столица.
Майка й Джуди Лои, която е играла в много ситуационни комедии, продължава да работи като актриса, предимно в британски телевизионни продукции. Баща й Ричард е роден в Нотингам. Той участва в популярни британски телевизионни комедии през 70-те години. Умира трагично през 1979 г. едва на 31 г. Кейт посещава частното училище Godolphin and Latymer в Лондон.
Като ученичка печели два пъти престижния литературен конкурс W.H. Smith Young Writers' competition - първият път с три разказа, а втория - с три стихотворения. След като успява да се излекува от анорексия, но без да постигне такъв успех с пушенето, се захваща с актьорство. Въпреки това решава да разшири общата си култура и затова предпочита университетското пред театралното образование. През 1991-ва става студентка в колежа на Оксфорд, специалност френска и руска литература. Кейт дебютира на телевизионния екран с роля в епизод на сериала "Devices and Desires".
Става известна обаче с участието си в киноадаптацията на Кенет Брана на „Много шум за нищо” (1993). На следващата година се снима в мистериозната драма „Uncovered” (1994). Третата година от обучението в Оксфорд прекарва в Париж, за да усъвършенства своя френски, да попива парижка култура и да се отдаде на френски тютюн. След тези 12 месеца далеч от академичата общност, тя трябва да избере между това да продължи да учи или да се конценрира върху актьорската игра. През пролетта на 1994 г. напуска Оксфорд. Кейт се появява в изключително успешния сериал на ББС „Cold Comfort Farm” (1995).
През първата част на 1995 г. се отдава на театралната сцена. Тръгва на турне с The Thelma Holts Theatre Company, с роля в „Чайка”. След като отказва няколко посредствени проекта, чака седем месеца преди да получи интересна роля. Нейният голям филм се казва „Haunted” (1995), в който играе с Ейдан Куин и Джон Гилгуд. В този филм иска да изиграе обект на желание, за се отдалечи от предишните си невинни превъплъщения..
През 1998-ма става част от „Последните дни на диското”. През 1999 г. ражда момиченце, чийто баща е английският актьор Майкъл Шийн. Същата година участва и в драмата „Дворец на илюзиите” заедно с Клеър Дейнс. През 2000 г. се снима в „Златният бокал” на Джеймс Айвъри, в който партнира на Анджелика Хюстън, Ник Нолти, Джеръми Нортъм, Ума Търман и др.
Следва „Пърл Харбър” (2001), в който тя се разкъсва между Бен Афлек и Джош Хартнет. Същата година с Джон Кюсак успяват да дочакат „Знак на съдбата”. През 2003 се снима в „Подземен свят”, тогава започва и любовната история между нея и режисьора Лес Уайзман, с когото стават съпрузи на следващата година.
През 2004-та се снима в „Авиаторът” е Ава Гарднър, а във „Ван Хелсинг” си партнира с Хю Джакмън срещу граф Дракула. Следва еволиралият „Подземен свят” (2006) и комедията „Щрак” (2006). През 2007 се става част от екипа на „Снежни ангели”, а по-късно и от този на хоръра „Свободни стаи”.
