Katherine Moennig ha trabajo tanto en el cine como en la televisión. Destaca por sus papeles fuertes y rompedores. Actualmente, Kate trabaja en el nuevo drama médico de CBS "Three Rivers". En "Three Rivers" trabaja junto a Alex O'Loughlin. La serie explora las complejas vidas de los donantes de órganos y de los cirujanos que trabajan en un hospital de transplantes donde cada segundo cuenta. Kate interpreta a la Dra. Miranda Foster.

Moennig es más conocida por su papel de Shane McCutcheon en la serie "The L Word". Creada por Ilene Chaiken, "The L Word" cuenta las vidas y los amores de un pequeño grupo muy unido de lesbianas que vive en Los Ángeles. La serie se estrenó en enero de 2004 y Showtime la tuvo en cartel durante seis años, hasta abril de 2009.

Kate ha aparecido en diferentes películas incluidas "Art School Confidential" (El arte de estrangular) dirigida por Terry Zwigoff actuando junto a John Malkovich, Max Minghella y Sophia Myles. La película debutó en 2007 en el Festival de Cine de Sundance en la Categoría de Cine Dramático Norteamericano. Entre sus películas se incluyen "Invitation to a Suicide" de Loren Marsh, junto a Pablo Schreiber; "The Shipping News" (Atando cabos) de Lasse Halstrom, junto a Kevin Spacey, Cate Blanchett, y Julianne Moore, así como en "Love the Hard Way" (Amara al límite) de Peter Sehr junto a Adrien Brody. Entre sus películas para la televisión se incluyen la serie "Young Americans", "Law & Order", "CSI: Miami", y "Law & Order: SVU".

Mientras estudiaba en la Academia Americana de Arte Dramático, trabajó en la obra de Jason Moore (Avenue Q) en el Off-Broadway titulada "Guardians" junto a Lee Pace. Otras obras teatrales incluyen: "Como gustéis", "La comedia del arte", "The Theory of Total Blame" y "Morning in the City" para el Festival de Teatro de Williamstown.