1973'te Londra'da doğan Beckinsale'in annesi Judy Loe ve babası Richard Beckinsale da oyuncuydu. Babasının önceki evliliğinden olan Samantha adlı bir üvey kardeşi vardı. Kate küçük yaşlarda edebiyat ve şiir gibi alanlarda kendini göstermeye başlamış ve çeşitli ödüller almıştır. Oxford Üniversitesi'nde Rus ve Fransız Edebiyatı eğitimi almıştır. Kate Beckinsale oyunculuğa TV dizileriyle başlamış sonra gözünü sinemaya dikmiştir. 2001 yapımı Pearl Harbor'la dikkatleri üzerine çekmiştir. Film eleştirmenler tarfından pek beğenilmes ede Kate için Ben Affleck, Josh Hartnelt ve Jon Voight gibi isimlerle çalışma fırsatı vermiştir.
Yıldızı, 2003 yılında çektiği ve başrolünde yer aldığı Karanlıklar Ülkesi (Underworld) serisiyle parlamıştır. Daha sonrasında Van Helsing (2004) ve Underworld serisinin devam filmlerinde oynamıştır.
1995 yılından 2003'e dek aktör Michael Sheen ile birliktelik yaşayan Beckinsale, 1999'da Lily Mo adlı bir kız çocuğu dünyaya getirdi. Underworld filminin çekimleri sırasında tanıştığı yönetmen Len Wiseman ile 2004'te evlendi.