Кэти Перри родилась в Санта-Барбаре (Калифорния). И отец, и мать Кэти — проповедники-евангелисты. Она второй ребёнок в семье. Кэти окончила Dos Pueblos High School в Голете, Калифорния в 2003 году, в скором времени она переехала в Лос-Анджелес. Тогда ей было 19 лет. В подростковом возрасте, она изменила свою фамилию на Перри, так как имя «Katy Hudson» слишком походило на Кейт Хадсон. Перри — это девичья фамилия её матери. На музыку Кэти Перри оказали влияние Queen, Nirvana, Аланис Мориссетт, Heart, Джони Митчелл, Incubus.

Кэти Перри встречалась с вокалистом американской группы Gym Class Heroes Трэвисом МакКойем, но в конце 2008 года рассталась с ним. Также она появилась в видео на песню этой группы «Cupid’s Chokehold».

В 2009 году певица начала встречаться с британским комиком Расселом Брендом. Помолвка c Расселом Брендом состоялась в Индии в новогоднюю ночь.. Бракосочетание пары состоялось также в Индии 23 октября 2010 года. 30 декабря 2011 года Рассел Бренд подал документы на развод, указав в причине «непреодолимые разногласия». Также стало известно, что бывший супруг Кэти не стал претендовать на половину имущества своей бывшей жены. Официально бракоразводный процесс был завершен 14 июля 2012 года.

После развода Перри стала встречаться с музыкантом Джоном Мэйером.