İki aylık prematüre ve dört kilo olarak dünyaya gelen Kate Noelle Holmes ilk kez 18 Aralık 1978'de Toledo, Ohio'da göründü. Bir hayırsever olan Kathleen Ann (Craft) ve bir avukat olan Martin Joseph Holmes, Sr. çiftinin kızıdır. Alman, İrlandalı ve İngiliz kökenlidir. Ailesi, güçlü iradeli kişiliğinin muhtemelen erken doğumundan kaynaklandığını söylemiştir. Holmes klanının en küçüğü olarak, üç kız ve bir erkek kardeşten oluşan aileyi tamamlayan Katie her zaman bebekti. On altı yaşındayken öğretmeni onu sınıfındaki diğer kızlarla birlikte bir modellik yarışmasına davet etti. Uluslararası Modellik ve Yetenek Birliği'nde şarkı söyleyerek, dans ederek ve Bülbülü Öldürmek (1962) filminden bir monolog okuyarak yarıştı. New York'ta geçirdiği zamanın sonunda Katie birçok ödül kazandı. Ancak modellik yapmak istemediğini çünkü bunun yeterince zorlayıcı olmadığını söyledi. Böylece on yedi yaşındayken Katie film seçmeleri için Los Angeles'a gitti. Şans eseri, ikinci seçmelerinde Ang Lee'nin yönettiği Buz fırtınası (1997) filminde rol aldı. Katie'nin canlandırdığı karakter, iki ana karakter tarafından takip edilen zengin bir New Yorklu olan Libbets Casey'di. Küçük bir roldü ama profesyonel oyunculuk kariyerinin başlangıcı oldu. İlk filminin heyecanından sonra Katie pilot diziler için seçme kasetleri göndermeye başladı. Bu süre zarfında, Katolik kız lisesi müzikali Damn Yankees'de Lola rolünü de oynuyordu. Kevin Williamson onun yeni dizisi Dawson's Creek (1998) için seçme kasetini aldıktan sonra, yapımcılar hemen Hollywood'a gelmesini ve onlar için canlı okumasını istediler. Ancak Damn Yankees'in açılış gecesinde gelmesini istedikleri için Katie onlara gelemeyeceğini söylemek zorunda kaldı. Neyse ki, dizinin yapımcıları onu bu rol için o kadar çok istiyorlardı ki, geri çağrılmasını yeniden planladılar ve sonuçta Joey Potter rolünü aldı. Dawson's Creek'teki ilk yılında (1998), Katie Disturbing Behavior (1998) ve Go (1999) adlı iki filmde oynadı ve ilk filmiyle 1999 MTV Film Ödülleri'nde En İyi Çıkış Yapan Kadın Performansı ödülünü kazandı.Ertesi yıl, Harika Çocuklar (2000) filminde Michael Douglas'ın yanında rol aldı ve yayınlanmış bir yazar olan ve öğretmeninin (Douglas) evinde yatılı kalan, ona aşık olan ve onu baştan çıkarmaya çalışan Hannah Green'i canlandırdı. İlk başrolü 2002 yılında Abandon (2002) ile geldi. Katie Burke adında, iki yıl önce ortadan kaybolan erkek arkadaşının gizemli kayboluşunun peşini bırakmadığı bir üniversite öğrencisini canlandırdı. Dawson's Creek (1998) altı yılın ardından 2003 Mayıs'ında sona ererken, tüm oyuncular için acı tatlı bir andı. Yılın on ayında Kuzey Carolina'da film çekmeye alışkın olan oyuncular artık daha fazla film yapma fırsatına sahipti. Katie bunu Ekim ayında Annemler yemeğe geliyor (2003) ve The Singing Detective (2003) adlı iki yeni filminin vizyona girmesiyle gösterdi. Annemler yemeğe geliyor (2003), ailesinin yüz karası April'in (Holmes), annesi ölmeden önce ailesine mükemmel bir akşam yemeği vermek istemesini anlatan büyüleyici bir Şükran Günü filmi. Şarkı Söyleyen Dedektif (2003), ana karakterin (Robert Downey Jr.) bir cilt hastalıkları hastanesinde, zihninde baştan çıkarma ve cinayetle dolu karanlık bir dünya yazan bir yazar olduğu karanlık bir müzikal. Katie Holmes, onun her ihtiyacıyla ilgilenen nazik Hemşire Mills'i canlandırdı. Ayrıca bu filmde dudak senkronizasyonu yapıyor ve dans ediyor. 2004 yılında First Daughter (2004) adlı romantik filmde rol aldı ve bu filmde Başkan'ın (Michael Keaton) üniversiteye gitmek isteyen ve Gizli Servis'in peşine takılmadığı kızı Samantha'yı canlandırdı. Holmes 2005 yılında Batman Başlıyor (2005) filminde çocukluk aşkı ve Batman/Bruce Wayne'in aşkı Rachel Dawes'ı canlandırdı.Katie'nin eski kocası Tom Cruise'dan bir kızı var.