Im Alter von sechs Monaten zieht Kim Cattrall mit ihren Eltern von England an die Westküste Kanadas um und verbringt dort ihre Kindheit. Mit elf Jahren kehrt sie in ihr Geburtsland zurück, um Unterricht an der London Academy of Music and Dramatic Art zu nehmen. Vier Jahre später erhält sie ein Stipendium für die American Academy of Dramatic Arts in New York. Nach ihrem Abschluss wird sie 1975 in ihrem ersten Film gecastet: Otto Premingers „Unternehmen Rosebud“. In der Folgezeit tritt sie in zahlreichen Fernsehserien („Columbo“, „Starsky & Hutch“, „Drei Engel für Charlie“ etc.) auf, spielt aber auch weiterhin Theater.

In den 1980er ist sie auf der Kinoleinwand nun in großen Produktionen wie „Police Academy - Dümmer als die Polizei erlaubt“, „Porky's“, „Masquerade - Ein tödliches Spiel“ oder John Carpenters „Big Trouble In Little China“ zu sehen. 1989 spielt sie die Tochter von Faye Dunaway in Richard Lesters „Die Rückkehr der Musketiere“.

Obwohl Cattrall in den 1990er Jahren weiterhin fürs Kino dreht (u. a. 1991 in Brian De Palmas „Fegefeuer der Eitelkeiten“ oder 1997 in John Dahls „Im Augenblick des Todes“), ist ihre bekannteste Rolle am Ende des Jahrzehnts zweifellos die der mannstollen Samantha Jones in der Hit-Serie „Sex And The City“. Die Schauspielerin, die so einem weltweiten Publikum bekannt wird und künftig oft als Femme Fatale besetzt wird, verkörpert 2002 die Mutter von Britney Spears in „Not A Girl“. Nach dem Ende ihrer erfolgreichen Serie im Jahr 2004 verlangsamt sich ihre Filmkarriere dann auf einige wenige Auftritte – darunter in John Boormans „The Tiger's Tail“. Erst 2007 kehrt sie mit „Sex And The City: Der Film“ wieder wirklich ins Rampenlicht zurück.

2010 baut Kim Cattrall die Liste ihre Credits weiter aus, indem sie unter der Regie von Roman Polanski in „Der Ghostwriter“ mitwirkt. Im selben Jahr spielt sie in „Sex And The City 2“ erneut die Rolle der selbstbewussten Presseagentin und gnadenlosen Verführerin Samantha. Bei der „Sex And The City“-Fortsetzung „And Just Like That...“ ist sie 2021 als einzige aus dem Hauptdarstellerinnen-Quartett dann allerdings nicht mehr dabei. Stattdessen nimmt sie an der neuen Serie „How I Met Your Father“ teil, in der sie die ältere Version von Hilary Duffs Hauptfigur gibt.