Кэтрин начала работать как модель в 9 лет, с лёгкой руки тёти, которая использовала фото племянницы для рекламы средства по уходу за волосами собственного производства. Позже родители Кэти отправили её фото в несколько модельных агентств, и совсем скоро их дочь уже рекламировала сухие завтраки «Cheerios».
Дебютом в кино стала роль Кэтрин в фильме 1992 года «Той самой ночью» (с Джульетт Льюис и Элайзой Душку), где её заметил Стивен Содерберг и пригласил на небольшую роль в картину «Царь Горы». В 1994 году обошла Алисию Сильверстоун и получила роль в фильме «Мой отец — герой», фильм об отношениях отца и дочери-подростка, кстати, роль отца в этом фильме исполнил Жерар Депардье. За этот фильм Кэтрин была номинирована на кинопремию «Young Hollywood Awards / Молодой Голливуд». Позже следует роль племянницы героя Стивена Сигала в фильме «В осаде 2», ради которой она отказалась от «Хакеров» (эту роль получила Анжелина Джоли).
Развод родителей и окончание школы в 1996 не позволили ей много времени уделять кинокарьере, Кэти в основном работала как модель и снималась для молодёжных журналов, таких как «Seventeen». Но один фильм с её участием все же вышел в этом году это «Загадай желание», девчачья диснеевская комедия о жизни двух сестёр, совершенно друг на друга не похожих, которые в один прекрасный день меняются телами.
В 1997 году Кэтрин с матерью переехали в Лос-Анджелес, что позволило сосредоточиться на кино, и как это часто бывает, мать становится менеджером и берет карьеру дочери в свои руки. В этом году выходят «Stand-Ins» и красивый фильм европейского производства о временах короля Артура и рыцарей круглого стола «Принц Вэлиант», где Кэти сыграла роль принцессы Айлин, дочери короля Артура и возлюбленной Вэлианта. В следующем году на ТВ-экраны выходит фильм «The Tempest» о мужчине, который вынужден с дочерью бежать из собственного дома, из-за покровительства рабам. Также в 1998 году выходят два «ужастика» — «Невеста Чаки» и «Bug Buster». «Невеста Чаки» — продолжение фильма о кукле-убийце собирает в прокате более 50 млн дол. Однако всемирную известность ей приносит роль в сериале «Город пришельцев» (1999) (номинация на Academy of Science Fiction, Fantasy & Horror Films, USA). Кэтрин пробовалась на все три женские роли, в итоге получила роль инопланетянки Изабель Эванс, её фото стали украшать обложки таких журналов «TV Guide», «Maxim» и «Teen». На съёмочной площадке «Города пришельцев» у Кэти завязался роман с сериальным братом Джейсоном Бером. В период работы над «Городом пришельцев» Кэтрин сыграла небольшие роли в «100 девчонок и одна в лифте» и «День святого Валентина» по рассказу Тома Саважа, в этом фильме Кэти исполнила роль студентки мед. академии, которую в начале фильма убивает маньяк (Дэвид Бореаназ).
Сезон 2000/2001 для «Город пришельцев» становится последним на канале WB, однако канал UPN спасает сериал, и 9 октября 2001 года становится началом третьего сезон выхода сериала на экраны США. В 2001 году Кэтрин принимает участие в съёмках фильма «Ground Zero», основанного на бестселлере Джеймса Миллса «Седьмая власть», фильм рассказывает о студентах-физиках, которые создают ядерную бомбу. Но в связи с событиями 11 сентября 2001 года выход фильма отложили, он появился только в 2003 году под названием «Критическая масса». «Город пришельцев» из-за низких рейтингов закрывают окончательно в 2002 году. Кэтрин появляется эпизоде сериала «Сумеречная зона», где играет роль няни Гитлера.
В 2003 году за главную роль в телесериале «Любовь приходит тихо» (на канале Hallmark Entertainment) Кэтрин получает награду Character and Morality in Entertainment. В этом же году на ТВ выходит фильм «Evil Never Dies», фильм «Descendant» (минуя большие экраны — сразу на DVD) по мотивам рассказа Эдгара Аллана По «Падение дома Ашеров» и MTVишная версия «Грозового перевала» (Wuthering Heights) с Эрикой Кристенсен по роману Эмили Бронте.
В 2004 году Кэтрин отправляется в Техас на съёмки комедии об Олимпийских играх для инвалидов «Звонящий», несмотря на тему, фильм получился безумно добрым (премьера состоялась лишь 23 декабря 2005 г, в прокате фильм собрал около 40 млн дол.). В этом же году на ТВ выходит продолжение «Любовь приходит тихо» — «Завет любви» (2004). Становится известно о новых проектах «The 9th Passenger» и «Zzyzzx Rd.», после долгого затишья «Zzyzzx Rd.» все же вышел на DVD в 2006, а судьба «The 9th Passenger» до сих пор неизвестна.
В 2005 на ABC выходит фильм «Роми и Мишель в начале пути», это приквел известного фильма «Роми и Мишель на встрече выпускников» с Лизой Кудроу. Но главными событиями в карьере 2005 года для Кэтрин, несомненно, становятся выход на канале ABC 27 марта сериала «Анатомия страсти» (изначально сериал должен был называться «Under The Knife» или «Surgeons») и премьера фильма «Side Effects» о девушке, которая делает карьеру в фармацевтической индустрии, этот фильм стал продюсерским дебютом Кэтрин.
Летом 2006 года состоялась премьера романтической комедия «Кофейня», фильм был представлен на New England Film Festival. До сентября ходили слухи о том, что Кэтрин не появится в новом сезоне «Анатомии Грей», возможно, потому что все лето Кэтрин провела на съёмках фильма «Немножко беременна», однако премьера нового третьего сезона сериала развеяла сомнения, Кэтрин по-прежнему еженедельно радует своих поклонников в роли Иззи Стивенс. Мировая премьера «Немножко беременна» состоялась 1 июня 2007 (в РФ — 16 июля 2007 г.). Фильм прошёл с успехом в кинотеатрах США и окупился в первую неделю проката, в целом в мире фильм собрал более 175 млн. $.
Всё лето 2007 года Кэти провела на съёмках романтической комедии «27 свадеб», где её партнёром по фильму стал Джеймс Марсден. Премьера в США назначена на 10 января 2008 года, в РФ же фильм появится на два месяца позже 20 марта 2008. Кроме того в конце июля Кэти приступила к съёмкам уже в 4-м сезоне сериала «Анатомия страсти». После свадебного путешествия в начале января 2008 года, Кэти отправилась в промо-тур в поддержку своего фильма «27 свадеб».
Наш подарок поклонникам Кэтрин Хейгл: эротическая фотогалерея актрисы