แคทเธอรีน บอยเยอร์ วอเตอร์สตัน เกิดวันที่ 3 มีนาคม ปี 1980 ที่เวสต์มินสเตอร์ ลอนดอน ลูกสาวของพ่อแม่ชาวอเมริกัน แม่ของเธอ Lynn Louisa (สกุลเดิม Woodruff) เป็นอดีตนางแบบ พ่อ Sam Waterston เป็นนักแสดงที่ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลออสการ์ [2] พี่สาว Elisabeth Waterston เป็นนักแสดง และน้องชาย Graham Waterston เป็นผู้กำกับ เธอยังมีพี่ชายร่วมบิดา James Waterston เป็นนักแสดงด้วย [3] เธอจบการศึกษาจากโรงเรียน Loomis Chaffee ในปี 1998 [4] ได้รับปริญญาตรี BFA สาขาการแสดงจาก Tisch School of the Arts มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก