1951年，出生于美国加利福尼亚的凯瑟琳·毕格罗，从小就热爱绘画和骑马。在进入哥伦比亚大学时就有相当的绘画天赋，此前还曾在旧金山艺术学院学习两年，后来她决定要成为一名电影制作人[15] 。
1978年，凯瑟琳·毕格罗首次执导了一部17分钟的短片《搏命者》，该片描写了两个男人之间的战斗[1] 。
1982年，与蒙蒂·蒙特格美里联合执导长片首作——剧情片《无情》。1983年，出演了科幻喜剧片《火焰中诞生》[2] 。1987年，拍摄吸血鬼色情片《血尸夜》[16] 。
1990年，拍摄了一部以女性为主角的动作惊悚片《霹雳蓝天使》，该片讲述一位停职并调查的女警官逐步被一位男杀手诱惑的离奇事件[3] 。
1991年7月12日，执导帕特里克·斯威兹、基努·里维斯、加里·布塞等主演的犯罪、动作、惊悚电影《惊爆点》播出[31] 。
1993年5月16日，执导科幻、悬疑、惊悚电视剧《野棕榈》播出[31] 。1995年，参演纪录片《美国黑色电影》、《百年电影》播出[31] 。
1996年，在编剧杰伊·考克斯的加盟下，凯瑟琳·毕格罗将剧本写完并独自完成了科幻惊悚片《末世纪暴潮》的拍摄[4] 。
1997年10月17日，与阿兰·泰勒合作执导战争、悬疑电视剧《情理法的春天 第六季》播出[31] 。
2001年，执导惊悚片《魔鬼游戏》[5] 。2002年，拍摄历史惊悚片《K-19：寡妇制造者》，该片是根据一位原苏联潜艇指挥官如何制止一场足以引发第三次世界大战的核爆炸事故的真实故事改编而成的。