Kathy Bates est une actrice issue du théâtre, sa première passion. Elle apparaît pour la première fois au cinéma en 1971 dans Taking Off de Milos Forman, il faudra attendre plusieurs années avant de la revoir sur grand écran, la comédienne préférant se consacrer au théâtre dans un premier temps. A partir des années 80, l'actrice tente néanmoins sa chance au cinéma, et enchaîne les participations : Reviens Jimmy Dean, reviens avec Cher en 1982, Le Lendemain du crime avec Jane Fonda en 1986 ou encore Dick Tracy aux cotés de Warren Beatty et Madonna en 1990.La même année, l'actrice se voit confier le rôle titre du film Frankie & Johnny avant de se le faire ravir par Michelle Pfeiffer. Kathy Bates accepte donc un autre projet, baptisé Misery, d'après un roman de Stephen King. Bien lui en a pris : l'actrice gagne un Oscar pour sa terrifiante interprétation de l'infirmière psychotique Annie Wilkes.Ce rôle permet à Kathy Bates de se faire remarquer par le milieu et son nom devient connu du grand public. Mais elle a l'intelligence de ne pas s'enfermer dans un seul type de rôle, et interprète l'attachante héroine de Beignets de tomates vertes (Jon Avnet, en 1991). Elle joue à nouveau dans un film adapté d'un livre de Stephen King en 1995 : Dolores Claiborne. Depuis cette époque, Kathy Bates a toujours interprété des seconds rôles de prestige dans des productions célèbres, comme dans Diabolique avec Sharon Stone et Isabelle Adjani en 1996 ou Primary Colors en 1998, film pour lequel elle est à nouveau nominée aux Oscars.Kathy Bates, considérée comme une excellente comédienne à Hollywood, est également devenue une des actrices préférées des spectateurs du monde entier pour avoir incarné la sympathique Molly Brown dans Titanic en 1997. Devant cette popularité grandissante, l'actrice devient une valeur sûre : en 2002, elle est à l'affiche de quatre films, dont American outlaws avec Colin Farrell, et surtout Monsieur Schmidt où elle initie Jack Nicholson aux joies du jacuzzi à deux. Son imposante silhouette sied parfaitement au personnage de la Reine Victoria dans Le Tour du monde en 80 jours (2004). Elle rejoint un casting international dans Le Pont du roi Saint-Louis en 2005, prestigieuse production avec entre autres, Robert De Niro, Samuel Le Bihan et Emilie Dequenne.
Kathy Bates a aussi une jolie voix, et les réalisateurs le savent, lui confiant des rôles vocaux dans plusieurs films : Bee movie, A la croisée des mondes : la boussole d'or... Elle continue à jouer des seconds rôles dans de nombreux films (P.S. I Love You, Les Noces rebelles, Valentine's Day) .Elle se permet encore des petites incursions au cinéma, rejoignant le casting quatre étoiles du Minuit à Paris de Woody Allen, présenté hors-compétition au Festival de Cannes 2011.
En 2019, elle s'illustre sous les traits de l'avocate féministe Dorothy Kenyon dans Une femme d'exception puis tourne sous la direction de Xavier Dolan dans Ma vie avec John F. Donovan.
Après avoir donné la réplique à Woody Harrelson et Kevin Costner dans The Highwaymen, Kathy est engagée par Clint Eastwood dans Le Cas Richard Jewell. L'actrice interprète Bobi Jewell, mère de Richard, l'agent de sécurité au centre du film. En poste lors des Jeux d'Atlanta en 1996, il est l'un des premiers à alerter de la présence d'une bombe et à sauver des vies. Mais il se retrouve bientôt suspecté... de terrorisme, passant du statut de héros à celui d'homme le plus détesté des Etats-Unis.