A soli diciassette anni, esordisce con il suo primo film Creature del cielo di Peter Jackson e si fa subito notare. Il lungometraggio Ragione e sentimento di Ang Lee le vale la sua prima nomination agli Oscar ma è nei panni di Rose in Titanic che conquista i favori del pubblico internazionale ed è nominata per la seconda volta all’ambito premio. Successivamente, è nuovamente tra la rosa di candidati agli Oscar per i suoi ruoli in Iris – Un amore vero, Se mi lasci ti cancello e Little Children, ed è consacrata migliore attrice all’Oscar per il personaggio di ex kapò nazista nel film The Reader – A voce alta del 2009. La sua filmografia comprende numerosi lungometraggi pluripremiati che hanno segnato la storia del cinema, tra i quali Revolutionary Road, per la regia di Sam Mendes, dove ha ritrovato Leonardo DiCaprio, Neverland – Un sogno per la vita e Romance & Cigarettes.

Nel 2010, a Kate è affidato il ruolo da protagonista nella miniserie drammatica Mildred Pierce prodotta da HBO e per cinque ore si misura a distanza con il personaggio che fu di Joan Crawford nell’omonimo film del 1945. Con questa performance si aggiudica tre titoli come migliore attrice in una miniserie o film per la televisione: Emmy Award nel 2011, Screen Actors Guild Award e Golden Globe nel 2012. A completare il lungo elenco, Kate si aggiudica il premio César alla carriera nel 2012. Recentemente, nel 2016, Kate Winslet ha vinto il Golden Globe e il BAFTA Award (British Academy Film Awards) come migliore attrice non protagonista per il film di Danny Boyle Steve Jobs. Con questo personaggio ha anche ottenuto la sua settima nomination agli Oscar.