I genitori di Katherine Sutton divorziarono quando era una bambina e lei crebbe con la nonna materna a New York City dove studiò. Verso la metà degli anni trenta si trasferì a Hollywood decisa a sfondare nel mondo del cinema. Dopo aver esordito nel 1935 con piccole parti in tre film, in settembre sposò il cameraman Edward Cronjager (1904-1960), ritirandosi di fatto dalle scene fino al maggio del 1937, quando finì il suo matrimonio.
Nel luglio del 1941 aveva infatti sposato Clifton Weaver (1917-1992), proprietario di una catena di ristoranti e di alberghi nelle Hawaii, e si era stabilita a Honolulu. Nei due anni successivi nacquero i figli Katherine e William. Il matrimonio fu però molto breve: nel 1944 i due erano già separati e nel 1945 Kay sposò Dan Topping (1912-1974), ricchissimo industriale e presidente delle squadra di baseball dei New York Yankees. Vissero in Park Avenue, a New York, e nel 1947 nacque la loro figlia Rhea. Nel 1952 erano già divorziati e nel 1963 Kay Sutton sposò Frederick Agler (1907-1967), uomo politico repubblicano, massone, già ambasciatore in Belgio. Vissero a Grosse Point, nel Michigan, dove Kay, rimasta vedova nel 1967, morì a 73 anni nel 1988.
