Katherine Parkinson estudió en la Academia de Música y Arte Dramático de Londres pero dejó su curso para protagonizar la obra The Age of Consent, por la que fue nominada para el Premio de la Academia de Música y Arte Dramático de Londres (LAMDAA). Entre 2005 y 2009, Parkinson interpretó a Pauline Lamb, la recepcionista del médico en la series 2 a la 4 de la larga serie de comedia y drama de ITV Doc Martin. Mientras trabajaba en Doc Martin, su amigo de la universidad, Chris O'Dowd, le pidió que hiciera una audición para la serie de comedia The IT Crowd (2006-2013), ya que el programa tenía problemas para interpretar a una protagonista femenina. Aunque ella actuaría como la mujer heterosexual para los dos chicos, su astucia fue bien recibida por la audiencia. En 2018 participó en la película de Netflix La sociedad literaria y el pastel de cascara de papa de Guernsey y en 2020 en This Nan's Life.
