Kate Mara nació y se crió en Bedford, Nueva York, y comenzó, con tan sólo 14 años, actuando en proyectos de teatro local. A los 15 años, Kate debutó en el cine con la película Caprichos del destino, del director Sydney Pollack.

La impresionante filmografía de Kate incluye: Brokeback Mountain, del director Ang Lee, donde interpretó a la hija del personaje interpretado por Heath Ledger; Transsiberian, dirigida por Brad Anderson y protagonizada por sir Ben Kingsley y Woody Harrelson; Equipo Marshall, dirigida por McG y protagonizada por Matthew McConaughey y Matthew Fox; El tirador, dirigida por Antoine Fuqua y protagonizada por Mark Wahlberg; La piedra del destino, dirigida por Charles Martin Smith y protagonizada por Charlie Cox; The Open Road, dirigida por Michael Meredith y protagonizada por Justin Timberlake y Jeff Bridges; Iron Man 2, dirigida por Jon Favreau y protagonizada por Robert Downey Jr.; Templario, dirigida por Jonathan English y protagonizada por Paul Giamatti y James Purefoy; y HappyThankYouMorePlease, con Josh Radnor y Malin Akerman.

Kate ha aparecido también en: la película nominada al Premio de la Academia 127 horas, dirigida por Danny Boyle y protagonizada por James Franco y Amber Tamblyn; 10 años, dirigida por Jamie Linden y protagonizada por Channing Tatum, Oscar Isaac, Brian Geraghty y Max Minghella, y el filme independiente La huida, dirigida por el oscarizado director Stefan Ruzowitzky y protagonizada por Eric Bana, Charlie Hunnam y Olivia Wilde.

El año pasado, Kate actuó junto a Johnny Depp, Paul Bettany, Rebecca Hall y Morgan Freeman en la película Transcendence, que supuso el debut en la dirección cinematográfica del oscarizado director de fotografía Wally Pfister.

Entre sus filmes más recientes destacan: el thriller psicológico Man Down, en el que Kate interpreta a Natalie Drummer, esposa del veterano de guerra Gabriel Drummer, interpretado por Shia LaBeouf; 4 fantásticos, donde actúa junto a Miles Teller, Michael B. Jordan y Jamie Bell; y Captive, donde actúa con David Oyelowo e interpreta a una madre soltera que lucha contra su adicción a la metanfetamina en la adaptación del best seller An Unlikely Angel.

Próximamente la veremos en el thriller Morgan, dirigido por Luke Scott.

En televisión, Mara fue nominada a un Emmy por su papel en la aclamada serie de televisión de David Fincher House of Cards, donde actuó junto a Kevin Spacey y Robin Wright.

Kate interpretó, junto a Jessica Lange, a un espíritu mentalmente inestable en la primera temporada de la aclamada serie American Horror Story, dirigida por Ryan Murphy para la cadena F/X, y ha aparecido en numerosas series de televisión, incluyendo personajes con amplio arco interpretativo en las series 24 y Entourage.