1975년 영국 영국 버크셔 리딩에서 태어난 케이트 윈슬렛은 할머니, 할아버지, 어머니, 아버지가 모두 배우이고 나머지 자매 둘도 배우인 집안 분위기 덕분에 11세부터 연기를 시작하게 된다. 고등학교를 졸업하고 TV에 출연하던 케이트 윈슬렛은 피터 잭슨의 로 영화에 데뷔한다. 이 영화에서 그녀는 동성애 상대의 어머니를 살해한 실제 인물 줄리엣을 연기했다. 이 영화로 케이트 윈슬렛은 영국 아카데미 여우주연상을 수상하게 된다.
2003년 영화 감독 샘 멘데스와 재혼하여 한명의 자녀를 두었고, 7년여간 결혼생활을 하였지만, 2010년 3월 이혼에 합의하였다.