Influentata insa de mama sa, care era de nationalitate franceza, Kathy a studiat la Universitatea din California la Berkeley, in schimb si-a luat licenta in arte in Franta in anul 1977. A urmat plecarea sa la Paris pentru a studia arta culinara, dupa care s-a intors in Statele Unite ale Americii pentru a lucra ca bucatar sef, insa dorinta de a deveni actrita era prea mare, asa ca s-a alaturat trupei de teatru din San Francisco, Magic Theatre.
Acolo a aparut in piesa "Omul care l-a omorat pe Buddha", rol care a atras atentia scenaristului Sam Shepard. In 1983, la teatrul Magic, Shepard i-a acordat rolul principal intr-una din noile sale piese, "Fool for Love". In acelasi an Baker si-a facut debutul si in film, ca sotia astronautului Alan Shepard, alaturi de Scott Glenn, in "The Right Stuff". De asemenea, ea a aparut in numeroase filme printre care “The Right Stuff”, “Street Smart”, “Jacknife” si Cold Mountain. Rolul sau din serialul de televiziune “Picket Fences” i-a adus trei premii Emmy pentru Cea mai buna actrita intr-un rol principal dintr-un serial-drama.
Katherine Baker s-a casatorit in 1985 cu Donald Camillier, cu care are doi copii, dar de care a divortat in 1999. Din 2003 este casatorita cu Steven Robman.