Kathleen creció en el pueblo californiano de Mill Valley, donde acudió al Tamalpais High School y donde comenzó su carrera de interpretación.
Se casó en 1994 con Bruce Abbott, también actor, relación de la cual nacieron dos hijos.
A partir de ahí, ha intervenido en casi 50 películas.
A pesar de todo, sus interpretaciones más notables son: como Deborah, una esquizofrénica, en Nunca te prometí un jardín de rosas, y como Marilyn Lovell, en Apolo 13, papel por el que consiguió una nominación a los Óscar, en 1995.
Especial mención merece, dentro de la pequeña pantalla, su participación en la serie Leyes de familia, en la que interpretó a una abogada especializada en crisis matrimoniales.