Katherine es hija de John Kelly, estudió en el prestigioso Royal Academy of Dramatic Art (RADA) en Londres.

En el 2005 comenzó a salir con el actor Oliver Williams, sin embargo después de cinco años la relación terminó en el 2009.

[7]​ Por su interpretación Katherine ha sido nominada a varios premios entre ellos los National Television y los British Soap.

[12]​ En el 2013 se unió al elenco de la serie Mr Selfridge donde interpreta a Lady Mae Loxley, hasta ahora.

Ese mismo año en se anunció que Katherine formaría parte del elenco principal de la nueva serie Class donde dará vida a una maestra.