Katherine Paterson kam als Tochter der presbyterianischen Missionare George und Mary Womeldorf zur Welt. Zwischen 1937 und 1950 musste sie mit ihrer Familie aufgrund verschiedener Umstände fünfzehn Mal umziehen. Mehrmals wechselte der Wohnsitz der Womeldorfs dabei zwischen den Vereinigten Staaten und China.
Ab 1954 studierte sie Englisch am King College in Bristol, Tennessee. Anschließend arbeitete sie vier Jahre lang als Missionarin in Japan. Nach ihrer Rückkehr in die USA heiratete sie 1962 den Pfarrer John Paterson, mit dem sie vier Kinder hat, von denen zwei adoptiert sind. Neben Englisch, Chinesisch und Japanisch beherrscht Paterson auch die russische Sprache und war gelegentlich als Übersetzerin, u. a. für ihre eigenen Bücher tätig. Heute lebt und arbeitet sie in Vermont.