[cita requerida] Comenzó su carrera como modelo (agencia Wilhelmina) y con algunas apariciones en televisión a la edad de doce años.
Tiempo después, en la pequeña pantalla, le llegaría otro éxito con la serie Roswell, en la que daba vida a Isabel.
Otros créditos en distintas series para la televisión incluyen Romy and Michelle, Behind the Velvet Rope, Vegas Dick, Evil Never Dies para TBS.
En 2005, Katherine Heigl fue elegida para su rol protagónico más importante hasta la fecha, como la médico interna Izzie Stevens en el drama de ABC, Grey's Anatomy.
[2] Tras este suceso, Heigl se transformó en la nueva "it girl" de Hollywood, según Vanity Fair.
[5] Posteriormente, en el año 2009 protagonizó la comedia romántica The Ugly Truth junto con Gerard Butler, que cosechó críticas negativas y una exitosa recaudación en la taquilla global con 205 millones de dólares.
[6][7] En el año 2010, protagonizó y produjo la comedia romántica Life as We Know It con Josh Duhamel.
En lo segundo, en una entrevista a Vanity Fair, admitió que le gustó trabajar con Apatow y Rogen, pero tuvo dificultades para apreciar la película, pues la llamó "un poco sexista".
En medio de especulaciones y conflictos en torno a su permanencia en Grey's Anatomy, Katherine Heigl abandonó la serie en la sexta temporada (2010).
[17][18] La excepción fue New Year's Eve (2011), una película coral con un reparto extenso que incluyó a Halle Berry, Sarah Paulson, Michelle Pfeiffer, Ashton Kutcher, Jon Bon Jovi y Sofia Vergara, entre otros.
Este filme obtuvo un lanzamiento limitado y a través de Video on Demand.
En la comedia oscura Home Sweet Hell (2015) interpretó a una rechazada y celosa dueña de casa.
[31] Tras un estreno exitoso, al pasar los capítulos las cifras de audiencias fueron decayendo, lo que produjo su cancelación.
[40] Heigl protagoniza el thriller psicológico Fear of Rain (también titulado I Saw a Man with Yellow Eyes), escrito y dirigido por Castille Landon.