Katie, Katherine Noelle Holmes, nació en Toledo, Ohio el 18 de Diciembre de 1978. Nacida a los siete meses del embarazo, paso sus primeros meses luchando en por su vida en un hospital, con sus padres  Marty y Katheen Holmes, un abogado y una ama de casa, a su lado. Como la más joven de cinco hermanos, Katie siempre ha tenido una dura relación con su familia. Katie ha dicho que uno de los días más duros en su corta vida fue cuando sus hermanos se fueron a la Universidad.

Como casi todos en su familia, Katie entrenó atletismo en la primaria. A pesar de haber sido una talentosa jugadora de baloncesto, pronto descubrió que su pasión no eran los deportes, sino la actuación. Apoyada por su familia en cada paso, desde sus 13 años, Katie pasó su tiempo libre en clases de actuación, Clases de baile y clases de canto. A Katie le preocupaba que su pequeño pueblo natal la retuviera en su profesión como actriz.

Cuando tenía 16 años, Katie fue a la Convención de la Asociación Internacional de Modelaje y Talento (IMTA: International Modeling and Talent Association), Katie estaba decidida a divertirse y tomo la situación como algo que pasa solo una vez en la vida, una vez ahí, modeló, bailó e hizo un monólogo de To Kill A Mockingbird, impresionando a los jueces con una gran variedad de talentos. Fue durante éste tiempo que Katie decidió que prefería los retos de la actuación y desde entonces, decidió enfocar sus energías en algo fuera del modelaje.

IMTA le consiguió a Katie un talentoso agente, quien en enero de 1996, teniendo ella 17 años la convenció de viajar a  Los Ángeles para una temporada piloto. En su segundo día ahí conoció a el director Ang Lee and ganó su primer papel en The Ice Storm, Katie actuó como Libbets Casey, una preciosa estudiante de literatura quien atrae la atención de Paul "Charles" Hood actuado por Tobey Maguire. Katie y Tobey se volvieron muy buenos amigos. Tobey comentó más tarde en una entrevista de  E! Revealed Special que, "Katie es una hermosa y natural actriz y que es una dulzura".

Durante la temporada piloto en 1997, Katie balanceó sus estudios con la actuación, y a espaldas de su mamá hizo casetes de audición para enviarlos a un surtido de audición de directores. Fue en ese momento en que los productores de  Dawson's Creek buscaban actores, y cuando el de Katie llegó ellos estuvieron determinados a hacer una segunda audición en Los Ángeles; pero la audición coincidió con la e estreno de  Damn Yankees,  se mantuvo leal a sus amigos, and retrazó la audición. Aún impresionados por su talento y ahora impresionados por su dedicación y madurez, los productores re-arreglaron su audición y unas cuantas semanas después fue premiada con el papel de Joey Potter.

En el verano de 1997, Katie se graduó de la Notre Dame Academy, una escuela católica para niñas en Toledo, con una excelente puntuación en sus SAT, in total de 1310. Se le ofreció una oportunidad para estudiar en la  prestigiosa Universidad de Columbia (Columbia University) , pero después de que Dawson's Creek fue tomado por  Warner Bros. Television Network, ella se mudó a Wilmington, Carolina de Norte, donde el show se filmaba, dejando a un lado sus estudios universitarios. Los actores de la serie pronto se volvieron buenos amigos. Katie tuvo un romance de ocho mese con el actor de Dawson's Creek , Joshua Jackson, a quien ella describe como su ‘primer amor'. A la fecha siguen siendo grandes amigos.

El éxito de Dawson's Creek tomó a las jóvenes estrellas por sorpresa, y con los meses Katie había estado ya en la portada de Rolling Stone, Seventeen y Entertainment Weekly. Habiendo aparecido en la portada de más de 60 revistas, a Katie no le era raro ser entrevistada.

Su Segundo papel en una película fue la de co-protagonista en 1998 con la película Disturbing Behavior, Katie actuó como Rachel Wagner, una extranjera quien descubre que todos los adolescentes rebeldes en el pueblo están siendo controlados. El papel era un cambio para Katie, quien apreciaba el retrato de la "buena niña" que tenía a diario durante la filmación de Dawson's Creek.