Katharine Hope McPhee nació el 25 de Marzo de 1984 en Los Ángeles (California).
A los 12 años se mudó con sus padres y hermana a Sherman Oaks, California.
Su gran aptitud y capacidad provienen de su familia, en concreto de su madre, Patricia Burch McPhee, cantante de cabaré. }
Fue ella quien decidió educarla desde que descubrió su don, a la edad de dos años.
Su padre, Daniel McPhee, es productor de televisión y su hermana mayor, Adriana Burch McPhee (nacida el 30 de junio de 1982), aspira a ser productora. McPhee tiene ascendencia irlandesa, escocesa y alemana.
En 2002, se graduó de la escuela secundaria Notre Dame High School. Tras ser rechazada en distintos cástines y audiciones, se presentó mediante audición convocada, en San Francisco, para American Idol. Logró llegar hasta la final del certamen, logrando una muy buena participación, pero perdió frente a Taylor Hicks.
En 2008 publicó su primer sencillo, "Over It".
Ese mismo año debutó como actriz en la película The House Bunny (La casa de las conejitas), actuando junto a Anna Faris.
Durante los años 2012 y 2013 coprotagonizó el drama musical de la cadena NBC Smash, en el papel de Karen Cartwright.
Participó en la serie de la cadena CBS Scorpion (serie de televisión) como Page Dineen. También actúa como protagonista en el musical de Broadway “Waitress” haciendo el papel de Jenna.
