Народилась 19 січня 1954 року у Голлівуді, штат Каліфорнія, США, у родині зі світу шоу-бізнесу: батько — режисер Борис Сагал, мати — продюсерка Сара Звіллінг. Обидві сестри-близнючки Кетрін, Джин та Ліз, також стали акторками, як і брат Джо.
Здобула освіту у Каліфорнійському інституті мистецтв і застосувала отримані знання з практики, звернувшись до кіно: у 1971—1975 рр. знялася у кількох телефільмах (зокрема в епізоді серіалу «Коломбо»).
У 1973 році працювала бек-вокалісткою, виступаючи у тому числі і з Бобом Діланом і Танею Такер. Виконала увесь бек-вокал альбому 1978 року басиста гурту «Kiss» Джина Сіммонса. Брала участь і в кількох інших музичних проєктах як бек-вокалістка, а у гурті «The Group With No Name» — як одна з постійних членів.
У 1985 році Сагал повернулась до телезйомок — спочатку у серіалі «Мері», а з 1987 по 1997 рік — у серіалі «Одружені… та з дітьми». Після його фіналу з'явилась ще у кількох серіалах, а у 1999 році отримала пропозицію озвучувати Туранґу Лілу у науково-фантастично-гумористичному мультсеріалі Мета Ґрейнінґа«Футурама». Серіал став культовим, був закритий через 5 сезонів, та не був забутий (почались повтори раніше створених серій), вийшов на кількох DVD (нові серії з них пізніше з'явилися і в ефірі), а у 2010 році вийшло ще 26 серій мультсеріалу, і Кетрін Сагал погодилась знову озвучити свою персонажку.
Особисте життя
У 1978—1981 була одружена з Фредді Бекмайером, а у 1993—2000 рр. — з Джеком Вайтом. У 1991 році Сагал була вагітна і вже приготувала ім'я — Рубі Джин, але пережила мертвонародження.
У 2004 році Сагал одружилася з письменником, продюсером та актором Куртом Саттером. У 2007 році народила дочку Есме Луїзу.
