凯瑟琳·纽顿2001年,4岁的凯瑟琳·纽顿出演了美国广播公司的家庭肥皂剧《我的孩子们》。2008年,与杰·摩尔,瑞恩·马尔伽里尼等人共同主演家庭情景喜剧《加里离婚记》,饰演加里漂亮听话的女儿路易丝,从而正式进入演艺圈；她凭借该片获得了第31届青年艺术家奖最佳喜剧或剧情类剧集女配角。2011年,出演由贾斯汀·汀布莱克,卡梅隆·迪亚兹主演的喜剧电影《坏老师》,这是她的电影处女作。2012年,与布拉迪·艾伦,凯蒂·菲德斯通共同主演超自然恐怖电影《灵动：鬼影实录4》,饰演凯蒂天真浪漫,无忧无虑的邻居女孩爱丽丝；她凭借片中表现获得了第34届青年艺术家奖最佳故事片女主角。2013年,参演由G.Hannelius主演的喜剧剧集《狗狗博客》。2014年,在由贾德·帕达里克,詹森·阿克斯主演的奇幻悬疑剧《邪恶力量》中饰演目中无人,愤世嫉俗的恶魔猎手克莱尔·诺瓦克。2015年,与唐龙威尔逊,辛西亚·罗斯洛克合作出演的体育题材影片《空手道少年》上映。2016年,主演青春喜剧电影《单一病毒》；随后,其主演的剧情电视电影《女仆》播出；同年,参演由李·佩斯,斯科特·麦克纳里主演的时代剧《奔腾年代》,饰演叛逆的高中女学生乔妮·克拉克。2017年,参演由HBO出品的喜剧迷你剧《大小谎言》,饰演叛逆的青春期少女阿比盖尔,与瑞茜·威瑟斯彭饰演一对母女；随后,与西尔莎·罗南,提莫西·查拉梅合作出演青春喜剧片《伯德小姐》；同年,与弗兰西斯·麦克多蒙德,伍迪·哈里森共同出演的犯罪剧情片《三块广告牌》上映,饰演米尔德丽德惨遭奸杀的女儿；年底,主演由英国广播公司出品的时代迷你剧《小妇人》,饰演活泼开朗,喜欢艺术,渴望成为画家的小女儿艾米。2018年,主演《邪恶力量》的衍生奇幻剧《任性姐妹帮》；随后,与约翰·塞纳,莱斯利·曼恩联合主演的喜剧电影《护航父母》上映,饰演一直和母亲相依为命的朱莉；同年,与卢卡斯·赫奇斯,朱莉娅·罗伯茨共同主演剧情片《本回家了》,饰演热爱兄长的漂亮歌手艾维。2019年5月10日,与贾斯提斯·史密斯,渡边谦共同主演的真人宝可梦电影《大侦探皮卡丘》上映,饰演与可达鸭搭档的女记者露西；同年,与刘承羽共同主演的Netflix电视剧《平行社会》上线。2023年2月17日,主演的电影《蚁人与黄蜂女：量子狂潮》上映。
青年艺术家奖获奖时间奖项名称获奖作品获奖结果2013第34届青年艺术家奖最佳故事片女主角灵动：鬼影实录4获奖2011第32届青年艺术家奖最佳喜剧或剧情类剧集女配角加里离婚记提名2010第31届青年艺术家奖最佳喜剧或剧情类剧集女配角加里离婚记获奖2009第30届青年艺术家奖最佳喜剧或剧情类剧集女配角加里离婚记提名