Ким Виктория Кэттролл родилась в Великобритании, в городе Виднес 21 августа 1956 года. Отец Ким был строителем, а мать – домохозяйкой. Когда Ким исполнилось три месяца, семья перевезла ее в Канаду, но спустя 11 лет они вернулись на родину. С детских лет Кэттролл стала посещать курсы музыкального и драматического искусства.Когда Ким исполнилось 16 лет, она переехала в Нью-Йорк, где поступила в академию театрального искусства. После окончания академии Ким подписала контракт с режиссёром Отто Премингером. В 1975 году она дебютировала в кино в картине «Розовый бутон». В 1996 году актриса заключила контракт со студией Universal Studios, согласно которому участвовала в различных телевизионных проектах. В 1979 году она получила роль Габриэль Уайт в фильме «Невероятный Халк».

Работа на телевидении не приносила ей желаемого дохода, поэтому Ким перешла в кинематограф. В 1980 году Кэттролл исполнила роль в фильме «Награда», который был номинирован на премию «Оскар». Затем она снялась в картине «Билет на небеса», которая была положительно оценена критиками. В 1982 году Ким сыграла в фильме «Порки», а 1984 году она получила роль в картине «Полицейская академия». В 1985 года Ким приняла участие в съемках сразу трех фильмов: «Турок 182», «Границы города» и «Ограбление». В 1987 году Кэттролл исполнила главную роль в картине «Манекен». Большую известность актриса получила после роли в картине «Звёздный путь 6: Неоткрытая страна». Кроме съемок в кино, Кэттролл играет в театре. В 1997 году ее утвердили на роль Саманты Джонс в телевизионном сериале «Секс в большом городе». В промежутках между съемками «Секса в большом городе» Ким участвовала в съемках картины «Перекрёстки». В 2008 году на экраны вышел полнометражный фильм «Секс в большом городе» с ее участием. В 2005 году Кэттролл исполнила роль в картине «Принцесса льда». Она также сыграла парализованную женщину в фильме «Уэст энд». В 2006 году Ким исполнила роль в фильме «Хвост тигра». В 2007 году она снялась в картине «Мой мальчик Джек». Ким Кэттролл четыре раза была замужем. Ее мужьями были Лэрри Дэвисом, Андрэ Дж. Лисон и Марк Левинсон. Ее четвертым мужем стал Алан Уайз в 2007 году.