1994年主演其首部电影《罪孽天使》，正式开启演艺生涯。影片根据真实事件改编，讲述了两名少不更事、对环境难以适应的少女之间萌生恋情，酿成苦果的故事。那一年，有175名女孩应试朱丽叶·休默一角，凯特·温丝莱特仅仅是其中的一名。

《理智与情感》由李安执导，改编自英国女作家简·奥斯汀的同名小说的爱情电影。该影片于1995年在美国上映。1996年该片在第68届奥斯卡金像奖获得最佳改编剧本奖，以及最佳摄影、最佳服装设计等8项提名奖。

早期的温斯莱特以古典美人形象居多。1996年由肯尼思·布拉纳自导自演的电影版《哈姆雷特》中，饰演女主角奥菲莉亚的凯特·温斯莱特惊艳出场。

《泰坦尼克号》由詹姆斯·卡梅隆导演，在影史以及影迷心目中的地位自不用多说。该片于1998年4月3日在中国上映，2012年4月10日3D重制版上映，片中罗丝和杰克的爱情故事依旧牵动着很多人的心。

《寻找梦幻岛》由马克·福斯特执导，约翰尼·德普、凯特·温斯莱特和弗莱迪·海默主演，于2004年11月12日在美国上映。影片讲述了在二十世纪初的伦敦，作家詹姆士巴里结识了4个没有父亲的孩子，在和他们相处的过程中得到了灵感，创作了一部以一个不愿意长大的小孩子为主人公的儿童读物，并塑造出了一个西方家喻户晓的经典童话人物“小飞侠”彼德·潘。

《朗读者》中，凯特·温斯莱特扮演的中年女列车售票员汉娜与15岁的少年米夏·伯格的故事让人印象深刻。在2009年初的第81届奥斯卡上，该片共获包括最佳女主角在内的5项提名，最终温丝莱特凭借该片获得奥斯卡最佳女主角。

《革命之路》中，莱昂纳多·迪卡普里奥与温斯莱特“再续前缘”，饰演了一对历经“七年之痒”的夫妻。该片于2008年12月26日在美国上映。凯特·温丝莱特凭借该片获得了第66届美国金球奖电影类最佳女主角奖。

《史蒂夫·乔布斯》是阿伦·索尔金根据传记改编，由丹尼·鲍尔执导，迈克尔·法斯宾德、凯特·温斯莱特、塞斯·罗根等主演的剧情片。该片由三段故事组成，聚焦乔布斯主导的Macintosh电脑问世、离开苹果创立NeXT以及回归苹果推出iMac三个关键点，讲述了他与工作伙伴及女儿丽萨之间的故事。凯特·温丝莱特凭借该片提名了第88届美国奥斯卡金像奖最佳女配角奖。

由伍迪·艾伦执导的新片《摩天轮》将于今年12月上映，这是温斯莱特第一次与伍迪·艾伦合作，该片主创还有贾斯汀·汀布莱克，詹姆斯·贝鲁什以及朱诺·坦普尔。