Bien que devenue professionnelle à proprement parler à partir de l'obtention de son diplôme (Bachelor of Fine Arts) en 1955, Kathryn Grant a fait ses débuts sur scène à l'âge de 3 ans. Sa carrière commence par de la figuration (Le Sorcier du Rio Grande, Fenêtre sur cour), avant de devenir une spécialiste des rôles de jolies filles dont tombent amoureux les héros des films dans lesquels elle joue: Richard Kiley dans The Phenix City Story , Tony Curtis dans L'extravagant Mr Cory, Jack Lemon dans Le bal des cinglés, James Stewart dans Autopsie d'un meurtre, ou bien encore Victor Mature dans Le cirque fantastique. Son rôle le plus connu sera quand à lui celui de la princesse Marisa dans le septième voyage de Sinbad.
En 1957, elle devient la femme de l'acteur/chanteur Bing Crosby, son ainé de trente ans. Suite à cette union, elle mettra un frein à sa carrière cinématographique. Elle ne jouera pratiquement plus, et encore, essentiellement pour la télévision. Elle jouera un petit peu plus régulièrement à partir de la mort de son mari, en 1977, mais là encore principalement à la télévision.
Entre 1964 et 1965 elle est régulièrement présente au show T.V. de son mari, The Bing Crosby Show, et au milieu des années 70 elle devient animatrice d'un talk-show télévisé, The Kathryn Crosby Show, un show où celle fois-ci c'est son mari qui apparaissait régulièrement.
En 1996, elle se retrouve en tête d'affiche du show de Broadway State Fair.
 
Si Kathryn Grant est encore aujourd'hui connue artistiquement parlant, c'est essentiellement par ses prestations dans les films suivants: le bal des cinglés de Richard Quine, Autopsie d'un meurtre d'Otto Preminger, et bien entendu le septième voyage de Sinbad de Nathan Juran.