Nascida dois meses antes do nascimento, com quatro quilos, Kate Noelle Holmes fez sua primeira aparição em 18 de dezembro de 1978, em Toledo, Ohio. Ela é filha de Kathleen Ann (Craft), uma filantropa, e Martin Joseph Holmes, Sr., advogado. Ela tem ascendência alemã, irlandesa e inglesa. Seus pais disseram que sua personalidade forte provavelmente se deve ao seu nascimento precoce. Sendo a mais nova do clã Holmes, completando a família de três outras irmãs e um irmão, Katie sempre foi o bebê.
Quando adolescente, ela começou a frequentar a escola de modelos. Quando ela tinha dezesseis anos, sua professora a convidou para participar de uma competição de modelos com outras garotas de sua classe. Ela competiu na Associação Internacional de Modelagem e Talento cantando, dançando e recitando um monólogo de To Kill a Mockingbird (1962). No final desse período em Nova York, Katie ganhou muitos prêmios. Mas ela disse que não queria modelar porque não era suficientemente desafiador. Então, quando ela tinha dezessete anos, Katie foi a Los Angeles para fazer um teste para filmes. Felizmente, em sua segunda audição, ela foi escalada para o filme The Ice Storm (1997), dirigido por Ang Lee. O personagem de Katie era Libbets Casey, um nova-iorquino rico, que é perseguido por dois dos personagens principais. Foi uma pequena parte, mas marcou o início de sua carreira profissional como atriz.
Após a empolgação de seu primeiro filme, Katie começou a enviar fitas de audição para shows piloto. Durante esse tempo, ela também estrelou seu musical católico para meninas, Damn Yankees, como Lola. Depois que Kevin Williamson recebeu sua fita de audição para seu novo programa, Dawson's Creek (1998), os produtores queriam que ela viesse para Hollywood imediatamente e lesse ao vivo para eles. Mas porque eles queriam que ela viesse na noite de abertura do Damn Yankees, Katie tinha que dizer a eles que não poderia fazer isso. Felizmente, os produtores da série a queriam tanto por esse papel, que reagendaram seu retorno de chamada e o resultado foi que ela conseguiu o papel de Joey Potter. Durante seu primeiro ano com Dawson's Creek (1998), Katie foi capaz de fazer dois filmes, Disturbing Behavior (1998) e Go (1999), e, no primeiro, ganhou o prêmio de Melhor Performance Revelação no MTV Movie Awards de 1999.
No ano seguinte, ela estrelou ao lado de Michael Douglas em Wonder Boys (2000), interpretando Hannah Green, uma autora publicada e pensionista da casa de seu professor (Douglas), que tem uma queda por ele, e tenta seduzi-lo. Seu primeiro papel de liderança veio em 2002, com Abandon (2002). Ela interpretou uma estudante universitária chamada Katie Burke, que é assombrada pelo misterioso desaparecimento de seu namorado que desapareceu dois anos antes. Com Dawson's Creek (1998) chegando ao fim após seis anos em maio de 2003, foi um momento agridoce para todo o elenco. Acostumados a estar na Carolina do Norte filmando dez meses em um ano, os membros do elenco agora tiveram a oportunidade de fazer mais filmes.
Katie demonstrou isso em outubro, quando teve dois novos filmes, Pieces of April (2003) e The Singing Detective (2003), lançados apenas naquele mês. Pieces of April (2003) é um encantador filme de Ação de Graças sobre April (Holmes), a ovelha negra de sua família, que quer dar a sua família o jantar perfeito antes que sua mãe faleça. The Singing Detective (2003) é um musical sombrio onde o personagem principal (Robert Downey Jr.) era um escritor em um hospital para problemas de pele que escreve um mundo sombrio de sedução e assassinato em sua mente. Katie Holmes interpretou o tipo de enfermeira Mills que atende a todas as suas necessidades. Ela também consegue sincronizar os lábios e dançar neste filme. Em 2004, ela estrelou o filme romântico First Daughter (2004), no qual interpretou a filha do presidente (Michael Keaton), Samantha, que quer cursar a faculdade sem que o Serviço Secreto seja rotulado. Em 2005, Holmes co-estrelou Batman Begins (2005), onde interpretou Rachel Dawes, uma namorada de infância e interesse amoroso por Batman / Bruce Wayne.
Katie tem uma filha com seu ex-marido, Tom Cruise.
