Кэти Буш начала интересоваться музыкой в очень раннем возрасте и написала свою первую песню в одиннадцать лет. Согласно воспоминаниям старшего брата, научившись играть на фортепиано, она проводила за ним по 5—7 часов в день. К четырнадцати годам композиторское и исполнительское мастерство Кэти достигло уровня, позволявшего думать о серьёзной музыкальной карьере. В 1972—1973 годах она записала в домашних условиях несколько демо-кассет и попыталась через одного из друзей семьи предложить их звукозаписывающим компаниям. Однако все эти записи отличались очень низким качеством (как вспоминала позднее сама исполнительница, «на них просто было слышно, что какая-то девочка что-то поёт, аккомпанируя себе на пианино, но при этом нельзя было разобрать ни слов, ни мелодий»), и поначалу на них никто не обратил внимания.
В 1973 году одна из этих кассет попала в руки Дэвиду Гилмору из Pink Floyd, который счёл творчество юной исполнительницы достаточно интересным и предложил ей свою помощь в изготовлении более качественной записи. Сначала он предоставил в распоряжение Кэти полупрофессиональный магнитофон и микрофоны, используя которые она заново записала часть своих песен, а затем пригласил её в свою домашнюю студию, где они за день записали ещё около десятка композиций (Гилмор сам аккомпанировал на гитаре и пригласил двух музыкантов из группы Unicorn для исполнения партий баса и ударных). Часть этих записей в 1986 году планировались к выпуску на диске Kate Bush – The Early Years, однако весь пробный тираж был уничтожен по настоянию самой Кейт Буш, которая сочла, что данный материал не заслуживает издания.
Наконец, в 1975 году всё тот же Дэвид Гилмор организовал Кэти запись в профессиональной студии, оплатив услуги музыкантов, аранжировщика и звукооператора. Всего было записано три композиции: «The Man with the Child in His Eyes», «The Saxophone Song» и «Maybe» (первые две впоследствии вошли в альбом The Kick Inside). Эта демо-запись понравилась руководству компании EMI, и Кэти предложили контракт, который был подписан в 1976 году. По всей видимости, в EMI в то время считали, что Буш ещё рано начинать профессиональную музыкальную карьеру, однако предложили ей достаточно выгодные условия, чтобы перспективную исполнительницу не перехватили конкуренты.
Полученный аванс позволил Кэти приобрести подержанный синтезатор и оплатить курс обучения в школе джазового танца знаменитого хореографа Линдси Кемпа. До окончания средней школы Кейт (так её начали называть к тому времени) Буш сделала в домашних условиях ещё несколько десятков демо-записей, часть из которых позднее выходили на различных бутлегах (эти записи известны под собирательным названием The Cathy Demos). В 1977 году она также начала выступать с собственной группой KT Bush Band. Выступления проходили преимущественно в различных лондонских пабах, а в репертуар группы помимо композиций Кейт входило множество чужих вещей.
В 1978 году наконец увидел свет первый альбом Кейт Буш — The Kick Inside. Вошедшая в него композиция «Wuthering Heights» стала международным хитом, заняв первые места в хит-парадах Великобритании, Австралии и ряда других стран. Сам альбом добрался до третьего места в британском хит-параде. На волне успеха первого альбома был быстро записан и выпущен второй под названием Lionheart, качеством которого сама исполнительница осталась крайне недовольна. За выходом этого альбома последовало европейское концертное турне The Tour of Life — первое и последнее в карьере Кейт Буш, считающей, что изматывающие концертные выступления не оставляют ей времени и сил для главного — музыкального творчества.
Сразу после окончания этого турне Кейт Буш заперлась в студии и начала работу над следующим альбомом, в котором выступила не только в качестве автора и исполнительницы всех песен, но и в качестве одного из продюсеров. Выпущенный в 1980 году альбом Never for Ever стал одним из самых удачных в карьере певицы и занял первое место в британском хит-параде. Самым успешным синглом с этого альбома стала композиция «Babooshka», добравшаяся до пятого места в Великобритании и до второго в Австралии.
После выхода The Red Shoes Кейт Буш надолго отошла от музыкальной деятельности. Первое время в прессе активно циркулировали слухи о том, что она вот-вот вернётся с новыми работами, однако к концу 1990-х певица вообще полностью исчезла из поля зрения прессы и поклонников. В 1998 году она родила сына Альберта (вездесущей британской прессе удалось об этом узнать лишь два года спустя) и полностью посвятила себя семье. Как объясняет сама Кейт Буш, её отшельничество стало сознательной попыткой обеспечить своему ребёнку нормальное детство, не омрачённое излишним вниманием со стороны посторонних людей, неизбежным для детей всех знаменитостей.
В 2001 году Кейт Буш получила награду «Best Classic Songwriter», учреждённую журналом Q. В начале 2002 года она впервые за более чем десять лет выступила на сцене, исполнив композицию «Comfortably Numb» на концерте своего старого друга Дэвида Гилмора, куда она была приглашена в качестве специального гостя. В том же году Буш получила награду награду Британской академии композиторов за выдающийся вклад в британскую музыку.
21 ноября 2011 года был выпущен десятый студийный альбом Кейт Буш — 50 Words for Snow.
В 1990 году Кейт дебютировала в кино в качестве актрисы, исполнив роль Невесты в короткометражном комедийном телевизионном фильме Les Dogs. В том же году она написала музыку для фильма «GLC: Бойня продолжается (англ. GLC: The Carnage Continues), снятого теми же авторами.