Актриса родилась 3 ноября 1953 года в Форт-Ворте, штат Техас. В пятилетнем возрасте вместе с родителями переехала в Сент-Луис. Получила образование в Университете Миссури, после чего два года учительствовала в школе для детей-инвалидов. Там она сблизилась с директором школы Робертом Кэпшоу, в 1976 году вышла за него замуж и взяла фамилию мужа. В том же году Кэтлин родила дочь Джессику, но спустя четыре года развелась с супругом.

Затем Кэтлин, мечтая о карьере актрисы, перебралась в Нью-Йорк, где начала сниматься в телерекламе и брать уроки актёрского мастерства и вокала. В 1982 году она дебютировала в кино, снявшись в романтической комедии «Немного секса», и на телевидении — в драме «Пропавшие дети: История матери».

В 1984 году актрисе улыбнулась удача. На пробах к фильму «Индиана Джонс и храм судьбы» она обошла 120 претенденток и получила роль Уилли Скотт, певички ночного клуба в Шанхае и спутницы героя Харрисона Форда. Режиссёр фильма Стивен Спилберг впоследствии стал вторым мужем актрисы. Они поженились 12 октября 1991 года и остаются вместе до сих пор. Пара воспитывает троих родных детей — сына Сойера, дочерей Сашу и Дестри — и двоих усыновленных — Тео и Макаэлу. В 1993 году Кейт приняла иудаизм, религию своего знаменитого супруга.
В середине 80-х Кейт была достаточно востребована. Её партнерами на киноэкране становились Деннис Куэйд в триллере «Побег из сна» (1984), Эдди Мёрфи и Дадли Мур в комедии «Лучшая защита» (1984), Ричард Гир в драме «Сила» (1986) и Йерун Краббе в триллере По прозвищу «Танцор» (1987). Однако затем она стала сниматься в основном на второстепенных ролях (таким, например, было её участие в мелодраме 1994 года «Любовная история» с Уорреном Битти и Аннет Бенинг).

Постепенно актриса стала уделять карьере все меньше внимания. Её последним фильмом остается телевизионная драма «Курс на Восток», выпущенная в 2002 году. Планирует ли актриса продолжать работу в кино — пока неизвестно.