케이트 윈슬렛은 영국 버크셔의 리딩 지방에서 태어났다. 케이트 윈슬렛의 집안은 부모들은 물론 조부모까지 모두 배우인 배우 집안이었으며, 그녀는 자연스럽게 연기를 배우게 되었다. 11세 때는 아동용 시리얼 광고에 출연하였으며 13세 때부터 영국 TV에서 일하기 시작하였다. 학업을 계속하는 와중에도 꾸준히 연기를 공부했으며 17세에 피터 잭슨의 <천상의 피조물들>에 출연하며 주목을 받았다.
그때까지만 해도 케이트 윈슬렛은 비교적 덜 알려진 배우였으나 1995년 리안 감독의 <센스 앤 센서빌리티>에 출연하여 처음으로 아카데미 후보로 올랐고 BAFTA를 포함하여 배우조합 협회에서 상을 받았다. 제임스 카메론 감독의 영화 <타이타닉>에서 여주인공 역을 맡으며 아카데미상을 수상했다. <아메리칸 뷰티>의 샘 멘데스 감독과 2003년 결혼하였고 주요 출연작으로는 <천상의 피조물들>과 <타이타닉>을 비롯하여 <홀리 스모크>, <주드>, <센스 앤 센서빌리티>, <아이리스>, <이터널 선샤인>, <파인딩 네버랜드> 등이 있다.