Als 5-jährige stand Kate Winslet das Mal auf der Bühne: als Jungfrau Maria einem Weihnachtsspiel. Mit 11 besuchte sie die Theatre School in Maidenhead. Ihr Filmdebut hatte 1994 in Peter Jacksons Film Heavenly Creatures in dem sie eine minderjährige Mörderin 1995 hatte sie als Marianne Dashwood in Lees Verfilmung von Jane Austens Sense and Sensibility ihren Durchbruch und eine Oscar-Nomination für beste weibliche Nebenrolle. Ein Jahr darauf spielte die rebellische Sue Bridehead in Jude the Obscure . Nachdem sie 1996 im selben Jahr auch die Ophelia gespielt hatte wurde Hollywood auf sie aufmerksam.
1998 heiratete Kate den Assistenz-Regisseur des Filmes Jim Threapleton und bekam ihr erstes Kind Mia. Bereits zwei Jahre später ließ sie wieder von ihm scheiden. Nach dem grossen in Titanic spielte sie anspruchsvolle Rollen und in diversen Independent-Filmen. 2002 wurde sie für die Rolle der Murdoch im Film Iris erneut für einen Oscar nominiert.
Sie ist seit Früjahr 2003 mit Sam Mendes einem amerikanischen Regisseur verheiratet und brachte 22.Dezember 2003 ihren ersten gemeinsamen Sohn Joe New York auf die Welt.