Хардвик родилась в Камероне, штат Техас, дочь Джейми Эльберты (урождённая Беннетт) и Джона Бенджамина Хардвика. Она выросла в МакАллене, Техас, и воспитывалась в пресвитерианской деноминации. У неё есть сестра Ирен Хардвик Оливьери, которая является художником, а также брат по имени Бен; и 19-летняя приемная дочь Ольга, на данный момент проживающая в Англии.
Хардвик начинала свою карьеру в качестве архитектора. Она провела большую часть времени 1990-го года являясь производственным дизайнером, работая над такими фильмами как «Томбстон» (1993 г.), «Ньютонские парни» (1998 г.), «Три короля» (1999 г.). В следующем году она сотрудничала с режиссёром/сценаристом Кэмером Кроуи и актёром/продюсером Томом Крузом при работе над фильмом «Ванильное небо» (2001 г.).
Первое выступление Хардвик в качестве продюсера фильмов произошло в 2003 году с картиной «Тринадцать», завоевавшей множество наград. Кэтрин Хардвик и 14-тилетняя Никки Рид сотрудничали в качестве сценаристов при работе над сюжетом фильма, который отразил полученный подростковый опыт юной актрисы. Понадобилось всего 6 дней, чтобы они завершили работу над сценарием. Ивэн Рэйчел Вуд заключила контракт на участие в этом фильме совместно с Никки Рид.
Также Хардвик срежиссировала фильм «Короли Догтауна» в 2005 году, в котором было показано вымышленное описание культуры и образа жизни скейтбордистов. Фильм неопределённо основан на документальной работе Стэйси Пералты «Догтаун и Зет-парни». В 2006 г. Хардвик срежиссировала фильм на библейскую тему «Божественное рождение» для кинокомпании New Line Cinema. Картина была выпущена 1 декабря 2006 года.
В 2008 г. её поставили в качестве режиссёра над киноадаптацией бестселлера по мотивам книги Стефани Майер «Сумерки». Фильм должен был являться первым из серии запланированных экранизаций 4-х книг Сумеречной саги Стефани Майер: «Сумерки», «Новолуние», «Затмение» и «Рассвет», выпускаемых кинокомпанией Summit Entertainment. Вопреки слухам о близких взаимоотношениях между Кэтрин Хардвик и Summit Entertainment, последние заявили, что они отказались от сотрудничества с ней для работы над экранизацией романов Стефани Майер, а в качестве режиссёра последующей картины книжной серии выступит уже другой человек (Крис Вайц). Дальнейшие заявление об её согласии поработать над киноадаптацией книги Гэйла Формана «Если я остаюсь» (англ. «If I Stay»), за издание которой взялись «Summit Entertainment», показали, что отношения между ними не настолько ухудшились, как это могло бы показаться со-стороны.
Ещё одной будущей режиссёрской работой Кэтрин станет киноадаптация бестселлера Джеймса Паттерсона «Maximum Ride» и сотрудничество с актёром Эмилем Хиршем при создании образа Гамлета наших дней.
Режиcсёр
Сценарист
Продюсер