Katherine Langford naît le 29 avril 1996 à Perth (Australie). Katherine est la fille ainée d'Elisabeth et Stephen Langford, tous deux médecins, elle a une petite sœur nommée Josephine Langford. Alors qu'elle est lycéenne, Katherine Langford fait partie de l'équipe de natation de son lycée. Elle abandonne ce sport pour apprendre le piano après avoir assisté à un concert de la chanteuse Lady Gaga qui lui a donné envie de devenir une artiste. Après le lycée, alors que ses parents la croient à l'université, elle travaille et engage un agent qui l'aide à passer des auditions.
Son premier rôle principal est celui de l'adolescente Hannah Baker dans 13 Reasons Why, série de Netflix, qui diffuse la saison 1 à partir du 31 mars 2017. La saison 2 est disponible depuis le 18 mai 2018, mais Hannah Baker n'est plus la narratrice.
En 2018, Katherine Langford obtient le rôle de Leah Burke dans son premier film Love, Simon.
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