Кейт родилась 23 октября 1972 года в городе Мехико. Матерью девочки была красавица Кейт Трилло, а отцом – легендарный актер золотой эры мексиканского кино и бывший актер мыльных опер, Эрик дель Кастильо. Девочка с детства воспитывалась вместе с двумя другими детьми – родной сестрой Вероникой и сводным братом по линии отца, Пончиано. Ее актерский дебют состоялся в 1980 году. Она исполнила роль в картине «Последний побег». Широкую известность актриса получила через одиннадцать лет, приняв участие в создании теленовеллы Альфредо Гуррола «Девчушки». Кейт воплотила на экране образ Летисии - девушки, принадлежащей к среднему классу, вынужденной противопоставлять себя обеспеченной прослойке общества и стыдящейся своего истинного материального положения. Лента получила огромную любовь мексиканской аудитории, а вскоре покорила сердца по всей Латинской Америке, достигнув Пуэрто-Рико, Венесуэлы и Перу. Эта работа положила начало череде аналогичных предложений ведущих ролей в теленовеллах. В 2002 и 2003 годах актриса вместе с другой известной в Мексике фигурой, аргентинским актером и бывшим футболистом Саулем Лисасо, отправилась в мировое турне со своим проектом «Любовные письма».
В 2009 году Кастильо была избрана послом мексиканской Комиссии по правам человека и уже через год приняла участие в подготовке и проведении кампании «Blue Heart Campaign», призванной принять меры против торговли людьми. В ноябре 2007 года актриса была провозглашена «Звездой года», а в 2011 была включена в список «25 самых влиятельных женщин» и «50 самых красивых женщин» по версии испаноязычного глянцевого журнала People. В феврале 2001 года Кейт вышла замуж за известного мексиканского нападающего футболиста Луиса Гарси Постиго. Спустя три года их брак был расторгнут. После чего Кастильо переселилась в Лос-Анджелес. Через год в прессе появилась информация о том, что дом актрисы был обворован грабителями, которые похитили некоторые из ее драгоценностей. В момент, когда это произошло, Кейт вместе с Дженнифер Лопес принимала участие в съемках драмы Грегори Навы «Пограничный городок», повествующей о смертях в мексиканском городке Сьюдад-Хуарес. Другие роли в фильме исполнили Мартин Шин и Антонио Бандерас. В мае 2006 года лента была показана в рамках Каннского кинофестиваля и была номинирована на премию «Золотой медведь» на Берлинском кинофестивале.
В 2008 году на экраны вышла совместная франко-американо-мексиканско-бельгийская криминальная драма Эрика Зонка «Джулия», в которой Кейт сыграла роль Елены. В 2009 году Кастильо вышла замуж во второй раз. Теперь ее избранником стал мексиканский актер, певец и модель Аарон Диаз Спенсер. Брачная церемония была проведена в Лос-Анджелесе. Спустя два года пара официально объявила о расторжении союза. 2009 год также принес актрисе роль в драме Алана Джейкобса «DownforLife». Через два года Кастильо была выбрана на главную роль в экранизации романа Артуро Переса-Реверте «Королева Юга». Телесериал имел колоссальный коммерческий успех и его съемки продолжались на протяжении трех месяцев. В 2012 году Кейт снялась в рекламной кампании общества по защите животных PETA. В данный момент актриса работает над триллером Сэма Миллера «Никаких добрых дел».
