Katherine Rooney Mara nació el 27 de febrero de 1983 en Bedford, Nueva York, EE. UU.

Mara se graduó de Fox Lane High School un año antes y fue aceptada en la Tisch School of the Arts at New York University.

Mara protagonizó el drama político de Netflix House of Cards (2013), como Zoe Barnes y apareció en la serie de Fox 24 (2001), como analista de informática Shari Rothenberg, y en la miniserie de horror de FX American Horror Story: Murder House como Hayden McClaine.

El debut cinematográfico de Mara fue en Juegos del destino (1999), con Harrison Ford, la cual fue dirigida por Sydney Pollack. En cine también ha aparecidó en Secreto en la montaña (2005), Somos Marshall (2006), Tirador (2007), Transsiberian (2008), Stone of Destiny (2008), The Open Road (2009), Trascender (2014) y Cuatro Fantásticos (2015).

En 2015 tuvo un papel secundario como la astronauta Beth Johanssen en la película Misión rescate, del director Ridley Scott. Un año después estelarizó Morgan, dirigida por Luke Scott.

Mara es una de las caras de la Sociedad Humanitaria de los Estados Unidos. En 2015, apareció en uno de los videos de su campaña para promocionar Meatless Monday, movimiento globar que intenta persuadir a las personas de no ingerir carne los lunes.

A finales de 2015, Mara comenzó a salir con Jamie Bell, su coprotagonista en Cuatro Fantásticos, la pareja se comprometió en enero del 2017 y se casó el 17 de julio de ese mismo año.