Кэти Холмс родилась в 1978 году в городке Толидо штата Огайо в Соединенных Штатах Америки. Девочка родилась на два месяца раньше срока и некоторое время после ее рождения родители жили в страхе за ее жизнь. Кэти - самый младший ребенок в семье, у нее есть три старших сестры и брат. Отец девочки работал адвокатом и специализировался на бракоразводных процессах. Еще во время учебы в школе девушка начала работать моделью, а в 16 лет получила приглашение на участие в конкурсе Международной ассоциации модельного бизнеса и таланта. На конкурсе необходимо было продемонстрировать не только умение ходить по подиуму и позировать перед фотографом, но и продемонстрировать свои таланты - исполнить перед жюри песню или танец, а также прочитать монолог, что Кэти выполнила блестяще. После этого она принимала участие еще в нескольких конкурсах талантов, в которых почти всегда получала главные призы.
К 17 годам Кэти экстерном закончила колледж и отправилась на прослушивание для роли в кино в Лос-Анджелес. Первый кастинг в своей жизни девушка не прошла, но на втором, в 1997 году, ее заметили и предложили небольшую роль в фильме «Ледяной ветер». Ее коллегами по фильму были Тоби Магуайр, Элайджа Вуд и Кристина Риччи. После съемок в этой картине Кети Холмс поверила в свой талант и начала рассылать свое портфолио в различные агентства. Девушку заметили и пригласили на съемки в сериале «Баффи – истребительница вампиров», а вслед за этим на нее обратил внимание продюсер молодежного сериала «Бухта Доусона» Кевин Уиллиамс в 1998 году. Так Кэти получила свою вторую значимую роль в карьере. И уже после показа первых серий стала кумиром подростков и заметной персоной Голливуда. Несмотря на большой успех сериала, Кэти продолжала сниматься в других картинах. В 1998 году она засветилась в ленте «Непристойное поведение» и в 1999 году в картине «Экстази» (за роль в этом фильме она была удостоена кинонаграды MTV в номинации «Прорыв года»).
В 2000 году партнером Кэти на съемках в фильме «Вундеркинды» стал Майкл Дуглас. Кэти Холмс играла девушку, которая хотела соблазнить своего учителя. Свою главную роль в картине девушка получила только 2002 году. Кэти пригласили в картину «Покинутая», за роль в картине она получила свое первый большой гонорар в два миллиона долларов. Затем она снималась в таких лентах, как «Поющий детектив» и «Праздник Эйприл» в 2003 году, «Первая дочь» в 2004 году и в фильме «Бэтмен: Начало» в 2005 году.
В этом же 2005 году имя Кети Холмс попадает на первые полосы всех газет и журналов. У юной актрисы начался роман со всемирно известной к тому времени звездой Голливуда Томом Крузом. До этого у Кэти были отношения с партнером по сериалу «Бухта Доусона» Джошуа Джексоном и актером Крисом Клейном. В 2009 году 29 апреля Кэти Холмс и Том Круз впервые вышли в свет вместе на одном из мероприятий в Риме, а в июне этого же года миру было объявлено о помолвке влюбленных. 18 апреля 2006 года у пары появилась дочка Сури, а ноябре счастливые родители поженились. В прессе пару Кэти Холмс и Том Круз называют ТомКэт.
В 2008 году Кэти Холмс впервые сыграла на Бродвее в мюзикле «Все мои сыновья». Ее работа получила высокую оценку критиков. Также девушка объявила о создании собственной линии одежды, на которую ее вдохновила дочка Сури. Коллекция была создана для мам и малышей. Также участие в создании коллекции приняла персональный стилист актрисы Жанна Янг. Кэти Холмс, в отличие от остальных известных лиц Голливуда, не стала ограничиваться созданием линии одежды, а разработала собственный лейбл «Holmes & Yang». В 2011 году актриса дополнила свой бренд и линией аксессуаров, которую решила запустить в сотрудничестве с итальянской компанией Valextra. Первая коллекция аксессуаров была совсем небольшой, в нее вошли лишь несколько моделей сумок в классическом стиле. Звездная коллекция отличалась довольно внушительной ценой: стоимость одной сумочки доходила до 4000 долларов.