Katherine J. Kuchenbecker promovierte im Jahr 2006 an der Fakultät für Maschinenbau der Stanford University in Kalifornien, USA. Nach ihrer Postdoc-Zeit an der John Hopkins University in Baltimore nahm sie eine Juniorprofessur an der Fakultät für Maschinenbau und Angewandte Mechanik an der Universität Pennsylvania in Philadelphia an. 2013 wurde sie dort zur Dozentin ernannt und ist darüber hinaus an der Fakultät für Informatik und Computerwissenschaften der Universität Pennsylvania tätig. Seit 2017 ist sie Direktorin und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart.