Tijdens de productie van 1941, toen ze werkte voor scenarioschrijver John Milius, kwam Kennedy onder de aandacht van Steven Spielberg. “Ik herinner me dat Kathy de kamer binnenkwam met haar stenoblok en potlood, en dat ze vreselijk was in het maken van aantekeningen”, herinnert Spielberg zich. “Ze was verschrikkelijk, en wist niet hoe ze het goed moest doen. Maar wat ze wel kon was iemand midden in een zin onderbreken. Spielberg was zo onder de indruk van Kennedy’s organisatietalent dat hij haar vroeg om zijn secretaresse te worden. Toen Kennedy creatieve bijdragen bleef leveren, gaf Spielberg haar meer verantwoordelijkheden en uitdagingen. Kennedy werkte als assistent van Spielberg aan Raiders of the Lost Ark (1981) en vervolgens als assistent-producer aan Spielbergs productie van Tobe Hooper’s Poltergeist (1982).
Ze begon als producent met Spielberg aan de grote kassucces E.T. the Extra-Terrestrial (1982), en bleef de rol vervullen in de meeste van zijn films gedurende de volgende drie decennia. In 1981 hielp ze mee met het oprichten en leiden van het productiebedrijf Amblin Entertainment met Spielberg en haar toekomstige echtgenoot Frank Marshall. Ze produceerde ook Indiana Jones and the Temple of Doom (1984) met George Lucas en Frank Marshall, en verscheen in de openingsscène van de film als danseres. Na haar werk aan de Indiana Jones films, groeide ze uit tot een van Hollywoods belangrijkste producenten. Bij Amblin produceerde ze de Back to the Future-trilogie en werkte ze samen met regisseurs als Martin Scorsese, Robert Zemeckis, Barry Levinson en Clint Eastwood. Ze nam een groot deel van de leiding van Amblin over en fungeerde als president tot 1991, toen ze samen met Marshall The Kennedy/Marshall Company oprichtte met een deal bij DreamWorks. Ze zette haar zakelijke relatie met Spielberg voort en werd producent voor Jurassic Park (1993) en uitvoerend producent voor het historische drama Schindler’s List (ook 1993).
In de jaren tachtig en negentig zat Kennedy in de adviesraad van het National Student Film Institute en in 1991 ontving ze een “Grimmy Award” als erkenning voor haar uitmuntende steun aan het maken van studentenfilms. Kennedy was ook ere-voorzitter van het instituut. In 1995 ontving zij de Women in Film Crystal Award voor uitmuntende vrouwen die, door hun uithoudingsvermogen en de uitmuntendheid van hun werk, hebben bijgedragen aan het uitbreiden van de rol van vrouwen binnen de entertainment industrie. In 1996 ontving ze de Golden Plate Award van de American Academy of Achievement, uitgereikt naast Frank Marshall door Awards Council-lid George Lucas. In 2007 was ze de eerste ontvanger van Women in Film’s Paltrow Mentorship Award, voor het tonen van buitengewone toewijding aan het begeleiden en ondersteunen van de volgende generatie filmmakers en executives.
Kennedy was producent van Spielberg’s films: War of the Worlds en Munich (beide 2005), waarvan de laatste haar een Academy Award nominatie opleverde. Marshall en Kennedy waren producenten voor de Amerikaanse versies van de twee Studio Ghibli-animatiefilms Ponyo (2009) en The Secret World of Arrietty (2012). Ze produceerde ook Spielbergs Lincoln (2012), die werd genomineerd voor zeven Golden Globes en twaalf Academy Awards.
In mei 2012 stapte ze uit Kennedy/Marshall, waardoor Marshall de enige directeur van hun filmbedrijf werd. In de daaropvolgende maand werd Kennedy medevoorzitter van Lucasfilm Ltd., naast George Lucas. Op 30 oktober 2012, toen Lucasfilm aan Disney verkocht, werd Kennedy gepromoveerd tot president. In 2018 werd Kennedy’s contract om president van Lucasfilm te blijven met nog eens drie jaar verlengd, tot 30 oktober 2021. Voor de periode 2001-02 was ze co-president (met Tim Gibbons) van de Producers Guild of America.
In 2019 werd ze benoemd tot honorary Commander of the Order of the British Empire, voor diensten aan de filmproductie in het Verenigd Koninkrijk. In datzelfde jaar werd aangekondigd dat ze in 2020 het BAFTA Fellowship zou ontvangen.