Η Χέπμπορν γεννήθηκε στο Χάρτφορντ του Κονέκτικατ. Οι γονείς της ήταν η φεμινίστρια Κάθριν Μάρθα Χάουτον και ο Δρ. Τόμας Νόρβαλ Χέπμπορν.
Η Χέπμπορν ανέπτυξε τις υποκριτικές της ικανότητες σε έργα στο Bryn Mawr και αργότερα επιθεωρήσεις που τις ανέβαζαν θίασοι σταθερού ρεπερτορίου. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων χρόνων της στο Bryn Mawr, η Χέπμπορν συνάντησε τον παραγωγό Έντι Κνοπφ, ένα νεαρό παραγωγό με ένα θίασο στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ, ο οποίος της έδινε μικρούς ρόλους, συμπεριλαμβανομένης και μιας παραγωγής της Τσαρίνας και οι Άρπαγες της Κούνιας.
Ο πρώτος πρωταγωνιστικός ρόλος της Χέπμπορν ήταν στην παραγωγή Ο Μεγάλος Νερόλακκος, που άνοιξε στο Great Neck της Νέας Υόρκης. Ο παραγωγός είχε απολύσει την κανονική πρωταγωνίστρια του έργου το τελευταίο λεπτό και ζήτησε από τη Χέπμπορν να αναλάβει το ρόλο. Πανικόβλητη εξαιτίας της απροσδόκητης αλλαγής, η Χέπμπορν έφτασε αργοπορημένη, τα έκανε μαντάρα με τα λόγια της, σκόνταψε και μιλούσε τόσο γρήγορα που ήταν σχεδόν ακατανόητη. Απολύθηκε αλλά συνέχισε να δουλεύει σε ρόλους με μικρούς θιάσους και ως αντικαταστάτρια.
Αργότερα, η Χέπμπορν πήρε ένα ρόλο στο έργο του Μπρόντγουεϊ O Αρτ και η Κυρία Μποτλ. Η Χέπμπορν απολύθηκε και από αυτό το ρόλο αν και τελικά επαναπροσλήφθηκε όταν ο σκηνοθέτης δεν μπορούσε να βρει κάποια να την αντικαταστήσει. Μετά από ένα ακόμα καλοκαίρι με θιάσους, το 1932, η Χέπμπορν κατάφερε να κερδίσει το ρόλο της Αντιόπης, της πριγκίπισσας των Αμαζόνων στο Σύζυγο της Πολεμίστριας μια διασκευή της Λυσιστράτης που απαιτούσε από εκείνη να φοράει ένα πολύ κοντό κοστούμι και άνοιξε με εξαιρετικές κριτικές. Η Χέπμπορν έγινε αντικείμενο συζητήσεων στη Νέα Υόρκη και το Χόλιγουντ άρχισε να την προσέχει.
Στο έργο, η Χέπμπορν έμπαινε στη σκηνή με μια σειρά από χοροπηδηχτά βήματα ενώ κουβαλούσε ένα τεράστιο ελάφι στους ώμους της-ένας ανιχνευτής της εταιρίας RKO εντυπωσιάστηκε τόσο πολύ από αυτή την επίδειξη φυσικής κατάστασης που της ζήτησε να κάνει ένα δοκιμαστικό για την επόμενη ταινία της εταιρίας, Η Τραγωδία Ενός Πατέρα, στο οποίο πρωταγωνιστούσαν οι Τζον Μπάριμουρ, Ντέηβιντ Μάννερς και Μπίλι Μπερκ.
Η Χέπμπορν ζήτησε το ποσό των $1500 την εβδομάδα για να εργαστεί στον κινηματογράφο. Αφού είδε το δοκιμαστικό της, η RKO συμφώνησε με τις απαιτήσεις της και της έδωσε ένα ρόλο. Με ύψος 1,71μ, η Χέπμπορν ήταν μία από τις ψηλότερες πρωταγωνίστριες της εποχής. Η κινηματογραφική της καριέρα εκτοξεύθηκε στο πλευρό του θρυλικού ηθοποιού Τζον Μπάριμορ και του σκηνοθέτη Τζορτζ Κιούκορ. Η Χέπμπορν επρόκειτο να γίνει ισόβια φίλη με τον Κιούκορ, ο οποίος τη σκηνοθέτησε σε 10 ταινίες. Συμπρωταγωνίστησε με τον Τζορτζ Μπάριμορ χωρίς να δείξει ίχνος ανασφάλειας. Ο Μπάριμορ χούφτωσε την Κέιτ πίσω από το σκηνικό σε μία από τις πολλές του προσπάθειες να την αποπλανήσει. Αυτή είπε, “Αν το ξανακάνεις αυτό θα σταματήσω την ηθοποιία”. Ο Μπάριμορ απάντησε, “Δε γνώριζα πως είχες αρχίσει, αγαπητή μου”.
Κάτι που έχει κάνει τη Χέπμπορν ιδιαίτερα αγαπητή σήμερα-το συμβίβαστο, ευθύ, “αντι-χόλιγουντ” ύφος της-άρχισε να “ξινίζει” το κοινό. Ελευθερόστομη και πνευματική με μια καυστική γλώσσα, αψήφησε τα στερεότυπα της “ξανθιάς σεξοβόμβας” της εποχής ,προτιμώντας να φορά ταγιέρ με παντελόνια και περιφρονώντας το μακιγιάζ. Ήταν, επίσης, γνωστό πως είχε μια ιδιότυπη σχέση με τον τύπο, απορρίπτοντας τις περισσότερες συνεντεύξεις που δε βοηθούσαν την προβολή της στο κοινό. Στην πρώτη της έξοδο με εκπροσώπους του τύπου από το Χόλυγουντ, μετά την επιτυχία της ταινίας Η Τραγωδία Ενός Πατέρα, η Χέπμπορν μίλησε με δημοσιογράφους που είχαν εισβάλλει στην καμπίνα τη δική της και του άντρα της πάνω στο πλοίο Η Πόλη του Παρισιού. Ένας δημοσιογράφος ρώτησε αν ήταν πραγματικά παντρεμένοι, η Χέπμπορν απάντησε, “Δε θυμάμαι”. Αμέσως μετά, ένας άλλος δημοσιογράφος ρώτησε αν είχαν παιδιά. Η απάντηση της Χέπμπορν ήταν “Δύο λευκά και τρία παρδαλά.” Η αποστροφή της Χέπμπορν προς την προσοχή που της έδειχναν τα μίντια δε μαλάκωσε μέχρι το 1973, οπότε και εμφανίστηκε στο Dick Cavett Show για μια παρατεταμένη διήμερη συνέντευξη.
Στις 19 Ιουνίου 2003 η Χέπμπορν πέθανε από φυσικά αίτια στην οικογενειακή κατοικία των Χέπμπορν στην πόλη Old Saybrook του Κονέκτικατ. Το βιβλίο Kate Remembered, από το βραβευμένο Α. Σκοτ Μπεργκ, δημοσιεύτηκε μόλις 13 μέρες μετά το θάνατό της Χέπμπορν.
Η Κονστάνς Κολιέ ήταν μια καθηγήτρια υποκριτικής για πολλούς διάσημους ηθοποιούς, συμπεριλαμβανομένης και της Χέπμπορν (που τη γνώρισε όταν έπαιξε μαζί της στο Κατώφλι της Ευτυχίας) κατά τη διάρκεια της παγκόσμιας περιοδείας της με παραστάσεις του Σαίξπηρ, τη δεκαετία του ’50. Με το θάνατο της Κολιέ το 1955, η Χέπμπορν “κληρονόμησε” τη γραμματέα της Κολιέ, Φίλις Ουίλμπουρν, η οποία παρέμεινε γραμματέας της Χέπμπορν για 40 χρόνια.