Два месеца преди предвидената дата и с тегло само 1800 г, Кейт Ноел Холмс се появява на бял свят на 18 декември 1978 в Толидо, Охайо. Родителите й Мартин и Катлиийн смятат, че силната й воля се дължи на преждевременното й раждане.
Като най-малката в клана Холмс и последно допълнение в семейство с още три сестри и един брат, Кейти винаги е била „бебето”. Като тийнейджър, тя започва да посещава училище за модели. Когато е на 16, учителка я кани да участва в състезание за модели с други момичета от нейния клас. Състезава се в International Modeling and Talent Association с пеене, танц и рецитация на монолог от „Да убиеш присмехулник” (1962). Краят на този период от живота й я заварва в Ню Йорк и при това с доста спечелени награди. Но самата тя не е особено заинтригувана от тази си работа, защото според нея „...работата на модел не е достатъчно предизвикателна”.
Затова когато е на 17, Кейти заминава за Лос Анджелис, за да се явява на кастинги за филми. За неин късмет още на второто прослушване е избрана за участие във филма „Ледената буря” (1997), режисиран от Анг Лий. Кейти играе Либетс Кейси, богато момиче от Ню Йорк, преследвано от двамата главни герои. Ролята не е голяма, но отбелязва началото на професионалната й актьорска кариера. След вълненията около първия си филм, Кейти започва да изпраща свои демоленти за различи пилотни шоута. По това време тя играе и в изцяло момичешкия състав на католическия гимназиален мюзикъл „Damn Yankees” в ролята на Лола. След като Кевин Уилямсън получава касетата й новия си сериал „Кръгът на Доусън” (1998), продуцентите я канят веднага, за да я видят на живо.
Но тъй като поканата им съвпада с премиерата на „Damn Yankees”, Кейти трябва да им каже, че няма да може. За нейно щастие, продуцентите толкова много искат точно нея, че пренасрочват срещата и в крайна сметка тя получава ролята на Джоуи Потър. По време на първата си година в „Кръгът на Доусън” (1998) Кейти успява да се снима в още два филма - „Disturbing Behavior” (1998) и „Давай” (1999), като за втория получава наградата за най-добър пробив на актриса на филмовите награди на MTV за 1999.
На следващата година играе редом с Майкъл Дъглас в „Момчета-чудо” (2000), в ролята на Хана Грийн, млада авторка, която си пада по преподавателя си (Дъглас) и се опитва да го прелъсти. Първата й главна роля идва през 2002 с Abandon (2002). Тя е в ролята на студентка на име Кейти Бърк, обсебена от мистериозното изчезване на своя приятел две години по-рано.
Краят на „Кръгът на Доусън” (1998) след 6 години, през май 2003, е горчиво-сладко преживяване за всички участвали в сериала актьори. Свикнали да живеят в Северна Каролина десет месеца годишно, докато се снимат епизодите, актьорите сега имат шанса да се снимат в повече филми. Кейти демонстрира това през октомври, когато се появяват два филма с нейно участие – „Pieces of April” (2003) и „Пеещият детектив” - и то в рамките на един месец. „Pieces of April” (2003) е очарователен филм за Деня на благодарността, в който Ейприл (Холмс), черната овца на семейството, иска да организира съвършената семейна вечеря за умиращата си майка.”Пеещият детектив “ (2003) е мрачен мюзикъл, в който главният герой (Робърт Дауни-Младши) е писател, попаднал в болница с тежко кожно заболяване и тежки мисли за убийства и прелъстявания.
Кейти Холмс играе милата сестра Милс, която откликва на всичките му нужди. Освен това в този филм тя пее и танцува. Разписанието с филмите й през 2004 включва романтичния „First Daughter” (2004), в който играе президентската щерка Саманта, която иска да отиде в колеж, без непрекъснато агенти на тайните служби да се мотаят около нея. През 2005 се снима в поредния филм за приключенията на милионера борец с престъпността в „Батман в началото” (2005), където е в ролята на Рейчъл Доус, любимата на Брус Уейн още от детските му години. Последният филм с Кейти Холмс, излязъл по екраните (у нас дирекнто на видео), е интелигентната комедия на Джейсън Райтман «Благодаря за пушенето». През 2005 Кейти Холмс започва връзка с Том Круз. Женят се на 18 ноември 2006.
Няколко месеца преди това, на 18 април същата година, в Лос Анджелис Кейти ражда първото си дете - Сури.
