Podczas produkcji filmu 1941, pracując dla scenarzysty Johna Miliusa, Kennedy zwróciła na siebie uwagę Stevena Spielberga. „Pamiętam, że Kathy weszła do pokoju ze swoim steno padem i ołówkiem, i była okropna w robieniu notatek,” wspomina Spielberg. „Była okropna i nie wiedziała, jak to robić dobrze. Ale to, co umiała robić, to przerywać komuś w połowie zdania. Spielberg był pod takim wrażeniem umiejętności organizacyjnych Kennedy, że poprosił ją, by została jego sekretarką. Ponieważ Kennedy nadal wnosiła swój twórczy wkład, Spielberg powierzał jej coraz więcej obowiązków i wyzwań. Kennedy została uznana za współpracownika Spielberga przy filmie Raiders of the Lost Ark (1981), a następnie za współproducenta przy produkcji filmu Poltergeist (1982) Tobe’a Hoopera.
Zaczęła otrzymywać kredyt producencki ze Spielbergiem przy wielkim hicie kasowym E.T. the Extra-Terrestrial (1982), i kontynuowała służbę w tej roli przy większości jego filmów przez następne trzy dekady. W 1981 roku, wraz ze Spielbergiem i swoim przyszłym mężem Frankiem Marshallem, współtworzyła i prowadziła firmę produkcyjną Amblin Entertainment. Wraz z George’em Lucasem i Frankiem Marshallem wyprodukowała również film Indiana Jones i świątynia zagłady (1984), w którym wystąpiła w sekwencji otwierającej film jako tancerka. Po pracy przy filmach o Indianie Jonesie stała się jednym z czołowych producentów w Hollywood. W wytwórni Amblin wyprodukowała trylogię „Powrót do przyszłości”, współpracując z takimi reżyserami jak Martin Scorsese, Robert Zemeckis, Barry Levinson i Clint Eastwood. Przejęła znaczną część zarządzania firmą Amblin i pełniła funkcję jej prezesa do 1991 roku, kiedy to wraz z Marshallem założyła The Kennedy/Marshall Company z umową w DreamWorks. Kontynuowała współpracę ze Spielbergiem i została producentem Jurassic Park (1993) oraz producentem wykonawczym dramatu historycznego Lista Schindlera (również 1993).
W latach 80. i 90. Kennedy była członkiem rady doradczej National Student Film Institute, a w 1991 roku otrzymała nagrodę Grimmy Award w uznaniu za wybitne wsparcie dla studenckiej twórczości filmowej. Kennedy była również honorową przewodniczącą instytutu. W 1995 roku otrzymała nagrodę Women in Film Crystal Award dla wybitnych kobiet, które dzięki swojej wytrwałości i doskonałości pracy przyczyniły się do zwiększenia roli kobiet w przemyśle rozrywkowym. W 1996 roku otrzymała Złotą Płytę Amerykańskiej Akademii Osiągnięć, wręczoną wraz z Frankiem Marshallem przez członka Rady Nagród George’a Lucasa. W 2007 roku została pierwszą laureatką Women in Film’s Paltrow Mentorship Award, za wykazanie się niezwykłym zaangażowaniem w mentorowanie i wspieranie kolejnego pokolenia filmowców i kadry kierowniczej.
Kennedy była producentką przy filmach Spielberga: Wojna światów i Monachium (oba z 2005 roku), za ten ostatni otrzymała nominację do Oscara. Marshall i Kennedy byli producentami amerykańskich wersji dwóch filmów animowanych Studia Ghibli: Ponyo (2009) i Sekretny świat Arrietty (2012). Wyprodukowała również film Spielberga Lincoln (2012), który był nominowany do siedmiu Złotych Globów i dwunastu Oscarów.
W maju 2012 roku ustąpiła z Kennedy/Marshall, pozostawiając Marshalla jako jedynego dyrektora ich firmy filmowej. W następnym miesiącu Kennedy została współprzewodniczącą Lucasfilm Ltd. u boku George’a Lucasa. 30 października 2012 roku, kiedy Lucas sprzedał Lucasfilm Disneyowi, Kennedy została awansowana na prezesa. W 2018 roku kontrakt Kennedy na pozostanie prezesem Lucasfilm został przedłużony o kolejne trzy lata, do 30 października 2021 roku. W latach 2001-02 była współprzewodniczącą (wraz z Timem Gibbonsem) Gildii Producentów Amerykańskich.
W 2019 roku została mianowana honorowym komandorem Orderu Imperium Brytyjskiego, za zasługi dla produkcji filmowej w Wielkiej Brytanii. W tym samym roku ogłoszono, że w 2020 roku otrzyma BAFTA Fellowship.