Кэтрин Уинник родилась 17 декабря 1977 года в Торонто, Канада. Родители Кэтрин имеют украинские корни, в семье они часто общаются на украинском языке, поэтому Кэтрин отлично им владеет, а до возраста восьми лет в основном на нем и разговаривала. С самого детства Уинник мечтала стать актрисой, в школе она участвовала в театральных постановках, а повзрослев отправилась в Нью-Йорк, где поступила студию Уильяма Эспера.
Актерская карьера Кэтрин связана со студией Paramount Pictures, она играет в фильмах этой компании с 2003 года. Среди наиболее известных картин с участием Уинник - «50 первых поцелуев», «Восставший из ада 8: Мир ада», «Любовь и прочие неприятности», «Холодные души», «Любовь и другие лекарства», «Реальные парни». Однако в основном Кэтрин получала маленькие роли с парой тройкой фраз.
В 2010 году актриса получила довольно большую роль в комедии «Киллеры», которая стала настоящим хитом в прокате. В 2012 году Уинник получила свою первую главную роль в фильме «Черная метка», ее партнером по съемочной площадке стал звезда Голливуда Курт Рассел. Кэтрин играет танцовщицу из Украины, ставшую подругой героя Рассела.
В теле сериалах карьера Уинник складывалась более успешно, ей доставались главные роли в таких проектах - «Один день, одна комната», «Закон и порядок» и «Криминалисты: мыслить как преступник». В 2013 году Кэтрин получила одну из ведущих ролей в новом масштабном теле проекте «Викинги».
Уинник серьезно занимается таэковндо, у нее черный пояс в этом восточном единоборстве, так же актриса является лицензированным охранником. 
