Кэйт Ноэл Холмс родилась в Соединенных Штатах Америки, в городе Толоидо 18 декабря 1978 года. В семье помимо Кэти есть еще четверо детей. С детских лет она была принята в школу моделей. В шестнадцатилетнем возрасте она впервые приняла участие в конкурсе красоты, после чего долго выступала на подиуме. Так же Кэти принимала участие в конкурсах Международной ассоциации модельного бизнеса, на которых она танцевала, пела и читала монологи. К семнадцати годам Кэти имела множество модельных наград. Но, тем не менее, карьера модели ее не привлекала, поэтому она переехала в Лос-Анджелес, чтобы начать актерскую карьеру.В 1997 году, Кэти получила свою первую небольшую роль в картине «Ледяной ветер», ее партнерами по фильму были Сигурни Уивер, Тоби Магуайр и Элайджа Вуд. В 1998 году ее пригласили на главную роль в телевизионный сериал «Бухта Доусона», чем привлекла к себе внимание знаменитых режиссеров.

В 1998 году ее пригласили на главную роль в фильм «Непристойное поведение», а в 1999 году Кети Холмс исполнила главную роль в картине «Экстази», за роль в этой картине Холмс получила награду «Прорыв года» на MTV. В 2000 году она снялась в фильме «Вундеркинды», ее партнерами по картине были такие знаменитые звезды, как Майкл Дуглас и Тоби Магуайр. В том же году она сыграла роль в картине «Дар», где так же снимались Кейт Бланшетт и Киану Ривз. В 2002 году она снялась в фильмах «Телефонная будка», «Покинутый», «Поющий детектив», «Праздник Эйприл», а в 2004 году в фильме «Первая дочь».В 2005 году она исполнила роль в картине «Бэтмен: Начало» и в картине «Здесь курят». Одними из последних фильмов, в которых снялась Кэти Холмс являются: «Не бойся темноты» 2010 года, «Опасный квартал» 2011 года, «Клан Кеннеди» 2011 года, «Джек и Джилл» 2011 года.У актрисы были отношения с партнером по сериалу «Лето наших надежд» Джошуа Джексоном. Но их отношения не были длительными и уже в 200 году Кэти начала встречаться с Крисом Клейном. Они даже были обрачены, но через 2 года расстались. Всего спустя несколько месяцев Холмс появилась в сопровождении Тома Круза. Через год у них родилась дочь Сури, через несколько месяцев после рождения дочери Том и Кэти поженились в Италии.