Kate Bosworth, 2 Ocak 1983 yılında Los Angeles Kaliforniya’da doğdu. Tam adı Catherine Ann Bosworth’tur. Annesi Patricia Potter ev hanımı ve babası Harol Boswoth Talbots’un yöneticisiydi. Ailenin tek çocuğu olan Kate’in arkadaşları onu Katie diye çağırır. Bir gözünün renginin diğerinden tamamen ya da bölgesel olarak farklı olması hastalığı olan Heterochromia Iridum hastalığına sahiptir. Gözlerinin biri mavi, diğeri kahverengidir. Louise ve Dusty adında iki kedisi vardır. Uçağa binme korkusu vardır. İspanyolcayı akıcı bir şekilde konuşur. Televizyonda ve filmlerde gösterilen şehir hayatına uyum gösteremeyenler olarak bilinen Bosworth karakterlerinin aksine Kate çocukluğunun büyük bir kısmını farklı şehirler ve eyaletlerde geçirdi. Altı yaşındayken o ve ailesi San Francisco’ya taşındı. Sonra dokuz yaşında Connecticut’a ve on dört yaşındayken Cohasset, Massachusetts’e yaşındılar. Kate 14 yaşındayken atlarla ilgili bir filmin rol dağılımından öğrendikleriyle binicilik şampiyonu oldu. Hayali profesyonel bir jokey olmaktı.
Bununla birlikte Robert Redford filmi The Horse Whisperer’ın (1998) New York’taki seçimlerine katıldı. Karakter için at biniciliğinde çok iyi olan biri aranıyordu. Bir sinema rolü elemelerinin nasıl olduğunu deneyimlemiş olmak için gittiği seçimlerde kadın başrolün en yakın arkadaşı rolünü ve oyuncu – yönetmen Robert Redford ile birlikte çalışma şansını kazandı.
Önceki oyunculuk deneyimleri sadece Kaliforniya ilçe fuarlarında şarkı söylemek ve tiyatro topluluklarının bir oyunu olan “Annie”de rol almak olmasına rağmen filmdeki rolünü kazandıktan sonra Kate, tiyatro sahneleri yerine setlerde görünmeye başladı. Erkenden kariyer sahibi olmanın çocukluk yıllarını çalacağı korkusuyla Kate tekrar oyunculuğa dalmadan önce 18 ay boyunca normal bir yaşam sürdü. 2000 yılında The Newcomers (2000) sinema filminde yaramaz kız kardeş ve Denzel Washington’ın filmi Remember the Titans’ta (2000) bir futbol takımının yardımcı kaptanının kız arkadaşı rolünü canlandırdı. Bosworth’ün kariyerinin çıkış filmi, bir sörf filmi olan Blue Crush (2002) oldu. İki farklı eğitmenle aylarca günde yedi saat çalışarak role hazırlandı. Film oldukça iyi eleştiriler aldı ve Amerika’da 40 milyon dolar gişe hasılatı yaptı. Bu başarının ardından The Rules of Attraction (2002) ve Wonderland (2003) gibi bağımsız filmlerde rol aldı. Wonderland filminde bir p-r-no yıldızının genç kız arkadaşını canlandırdı. Revlon firmasının reklamlarında ve FHM dergisinin “Dünyanın En Seksi 100 Kadını 2005” listesinde yer aldı. Maxim’in Seksi 100 Listesinde 2005’te 38. Ve 2006’da 8. sırada yer aldı.
Sin City (2005) filmindeki “Gail” rolü seçimleri için tercih edilen kişiydi. Rol sonrasında Rosario Dawson’a gitti. Bosworth, Bryan Singer’ın süper kahraman filmi Superman Returns’de (2006) Lois Lane’i canlandırdı. Filmin gişe başarısı oldukça iyiydi ve iyi eleştiriler aldı. Lise hayatı boyunca Kate akademik üstün başarı gösterdi ve Ulusal Onur Birliği’nde onur listesi öğrencisi oldu. Okul futbol ve lacrosse takımında oynadı. Boş zamanlarında ise fiziksel engelli çocuklara yardımcılar eşliğinde at binmeyi öğretmek dâhil olmak üzere çeşitli kar amacı gütmeyen sivil toplum kuruluşlarında gönüllülük yaptı. Princeton Üniversitesine kabul edildi fakat muhtemelen sinema filmleri uğruna sürekli olarak kabulünü erteledi.