Kate Beckinsale 1973. július 26-án született Londonban. Színészcsaládból származik, fiatalon elhunyt édesapja brit televíziós produkciókban szerepelt, édesanyja színpadi színésznő volt. Kezdetben a fiatal Kate is tévéfilmekben kapott szerepet, de Kenneth Branaghnak hamar feltűnt a tehetsége, ezért szerepet osztott rá a Sok hűhó semmiértben. 1995-ben Aidan Quinn és John Gielgud mellett játszhatott a Megkísértve (Haunted) című thrillerben. 1998-ban egy vígjátékban, A diszkó végnapjaiban (The Last Days of Disco) szerepelt. Egy évvel később a Börtönpalota című, thaiföldi drogcsempészetről és ennek kemény megtorlásáról szóló börtöndrámában kapott lehetőséget Claire Danes társaként.

Az igazi kiugrást a 2001-es év jelentette Beckinsale számára, amikor Michael Bay rendező Ben Affleck és Josh Hartnett mellett főszerepet szánt neki a Pearl Harbor – Égi háború című romantikus, háborús filmben. A kritika ugyan fanyalogva fogadta a filmet, de az amerikai közönség köreiben sikeres volt. A fiatal Hartnett mellett Beckinsale-re is felfigyeltek. Szintén ebben az évben John Cusack oldalán játszott a Szerelem a végzeten (Serendipity) című romantikus filmben. 2003-ban az ő nevével fémjelezve készült el az Underwold című film, melyben egy vámpírlányt formált meg. Egy évvel később hasonló szerepet vállalt el Hugh Jackman oldalán a Van Helsingben, ebben a vámpírok ellen harcolt. 2004-ben komolyabb filmben is szerepelt, Martin Scorsese felkérésének igent mondva az Aviátorban (The Aviator) Ava Gardnert keltette életre hitelesen. 2006-ban ismét könnyebb hangvételű filmek következtek, előbb az Underworld folytatása jött, majd Adam Sandler partnere volt a Távkapcsban (Click). 2007-ben az Elhagyott szoba (Vacancy) című thrillerben volt látható. 2009-ben a Vakító fehérség (Whiteout) című krimiben szerepelt.