Сакхофф родилась в г. Портленд, Орегон, США и выросла в г. Св. Елены, Орегон. Её родители — Мэри (телевидение) и Денис (застройщик). Кэти закончила Sunset High School в 1998 году в г. Беавертон. Она увлекалась плаванием и балетом, но после травмы правого колена стала заниматься йогой, что продолжается и по сей день. У Кэти три татуировки: на тыльной стороне шеи в виде китайского иероглифа «выбор», на левом плече в виде креста, на правом предплечье надпись на латыни bona fiscalia, означающая «публичная собственность». Кэти бросила курить между вторым и третьим эпизодом сериала Звёздный крейсер «Галактика». К окончанию съемок она часто чувствовала недомогание, а через 2 месяца после её 28-го дня рождения у неё диагностировали рак щитовидной железы. После удаления опухоли чувствует себя хорошо.
Впервые на телеэкране Кейти появилась в роли Энни на MTV в сериале «Факультет», затем в роли Nell Bickford в «Учёбе Макса Бикфорда». Её первый полнометражный фильм — «Мой первый мужчина», далее роль Jenna «Jen» Danzig в «Хэллоуин: Воскрешение».
Самая известная роль — капитан Кара «Старбак» Трэйс в мини-телесериале «Звёздный крейсер «Галактика»», а затем и в его продолжении, за которую она получила Saturn Award «32».
Далее Кэти снялась в роли злого киборга в сериале «Бионическая женщина», показаном на канале NBC. Дэвид Эйк, продюсер, сказал о ней: «Она очень особенная. Актриса, которая может комбинировать ранимость и силу, всегда становится звездой».
Интересно её участие в озвучивании персонажей игр Halo 3 и Resistance: Fall of Man. Последней её работой стал восьмой сезон телесериала «24 часа».