Kovács Katalin néven látta meg a napvilágot 1974. február 25-én, Budapesten. Édesapja katonatisztként tevékenykedett. Egy lánytestvére van, Kovács Réka, aki a hollywoodi filmekben asszisztensként dolgozik.
Dobó Kata a családjával együtt az édesapja hivatása miatt gyakran költözött. Laktak Kijevben, Lentiben, majd Békásmegyerben telepedtek le.
Az érettségi megszerzését követően felvételizett a bölcsészkarra, sikertelenül.
Akkoriban úgy érezte, szünetre van szüksége, ezért nem tanult tovább, amit szülei nem néztek jó szemmel, ahogyan a jövőbeli terveivel sem értettek egyet. Ennek következményeként Kata hamar kirepült a családi fészekből és a saját lábára állt, dolgozott többek között titkárnőként és autószalonban is dolgozott.
Dobó Kata fiatalon, színészi karrierje kezdete előtt Hajas László kedvese volt.
1997-ben ment férjhez Vermes Dávid színészhez, akivel 1 évvel később felbontották a házasságukat.
1998-ban egy párt alkotott Bochkor Gábor rádióssal, akivel azért ért véget a románc, mert Kata elhatározta, hogy Amerikába megy tanulni és szerencsét próbálni.
1998-ban Dobó Kata Andy Vajna kedvese lett, a magyar származású Amerikában is elismert filmproducerrel 2006-ig voltak élettársak.
2008-ban Kata beleszeretett Gulyás Levente zenészbe, akinek előző házasságából már volt 2 gyermeke.
2012 február 20-án megszületett Dobó Kata lánya, Gulyás Szofi.
Kata és Levente kapcsolata 2014-ben ért véget, miután a zenész beleszeretett Tatár Biankába. A közvélemény sokáig úgy hitte, a zenész hűtlensége miatt ért véget a szülők kapcsolata. Évekkel később azonban Bianka tiszta vizet öntött a pohárba és egy interjúban elmondta: a megismerkedésüket követően Levente a kislányuk miatt szerette volna rendbe hozni a kapcsolatát Katával, ám a próbálkozása sajnos kudarcba fulladt.
Ezt követően beleszeretett Anger Zsolt színészbe, ám akkoriban Katának egy évre volt szüksége ahhoz, hogy kiheverje kislánya édesapjával való szakítását.
2016-ban egy párt alkottak a sztárfodrász Zsidró Tamással, akivel 3 év együttélés után szakítottak.
2021-től kezdődően Szente Vajk rendező volt Kata párja, egészen a 2022-ben történő szakításukig.
Dobó Kata 1993-ban egy szórólapról értesült arról, hogy egy neves divatstúdió modell versenyt indít amatőrök számára. Barátai javaslatára végül küldött egy fotót magáról és nem sokkal később értesítették, hogy beválogatták egy profi modellképző kurzusra.
1994-ben ő lett az Év fotómodellje és 4. helyezett lett a Look Of The Year válogatásán.
Szerepelt az Elite, a Bonton, a Kiskegyed, a Meglepetés és az IM divat oldalain is.
Ezt követően egy németországi divatstúdiótól kapott szerződést, ahol katalógusokban szerepelt.
1995-ben egy félreértésnek köszönhetően került be az Éretlenek című sorozatba.
1997-ben A miniszter félrelép című film hozta meg számára a hírnevet, amikor Marosi Tündét alakította.
1997-ben felvételt nyert a Színház- és Filmművészeti Egyetemre, ahol Marton László és Hegedűs D. Géza osztályába került.
Két alkalommal halasztott, végül csak az első évfolyamot fejezte be. Később az USA-ba utazott, és Hollywoodban tanulta meg a színészmesterség csínját-bínját.
Az utóbbi években fellépett a Karinthy Színház, a Pinceszínház, a Játékszín valamint az Átrium Film-Színház előadásaiban, mint vendég.
2008-tól kezdődően 6 éven át a Békéscsabai Jókai Színházban is láthatta ő a nagyérdemű.
2019-ben ő rendezhette a Kölcsönlakás című filmet, ez volt az első film, ahol filmrendezőként debütált. A saját bevallása szerint egykori élettársa, Andy Vajna korábban sok hasznos tanáccsal látta el, amelyet Dobó Kata rendezőként kamatoztatott. Az általa rendezett film 2019 legnézettebb magyar mozifilmje lett.
A 2021 decemberében bemutatott El a kezekkel a Papámtól! című családi filmet szintén ő rendezte.
Az alkotás 2022-ben elnyerte a legjobb mozifilmnek járó díjat a San Diego-ban megrendezett Nemzetközi Gyermek Filmfesztiválon.
2024-ben elárulta, hogy új szakmát szerzett; életvezetési tanácsadóként segít a vele egykorú nőknek.
2024-ben a Pokoli rokonok című napi sorozat egyik főszerepében volt látható.
1997 - A miniszter félrelép
1998 - Ámbár tanár úr
1998 - Európa expressz
2000 - Waterlooi győzelem
2001 - 15 perc hírnév
2001 - Amerikai rapszódia
2002 - Rollerball - Könyörtelen játék
2003 - Túlélésből jeles
2003 - A professzor
2005 - Csak szex és más semmi
2006 - Szabadság, szerelem
2006 - Elemi ösztön 2.
2007 - Vér és csokoládé
2007 - Ben David: Broken Sky
2009 - King Conqueror
2009 - A jóéjtpuszi
2010 - Halálkeringő
2012 - Split Perfect
2016 - What if?
2017 - Brazilok
2017 - Pappa Pia
2017 - Budapest Noir
2020 - I Love You, Too
2022 - Átjáróház
2008 - Libikóka
2008 - Lüzisztraté
2009 - Pszicho
2009 - Elnöknők
2010 - Minden ugyanúgy van
2010 - Érzelmes Üzletek
2010 - Albérlet az asztal alatt
2011 - Stuart Mária
2013 - Lear Király
2013 - Én, Te őt!
2013 - Nyolc nő
2014 - Tartuffe
2015 - Kegyelemkenyér
2016 - Szajré
2016 - Kölcsönlakás
2018 - Egy különleges nap
2019 - Teljesen Idegenek
2021 - Dominógyilkosság
2023 - Diploma előtt
2006 - Sikeres Nők Magazin - Talentum-díj
2006 - Story Ötcsillag-díj
2008 - Story Ötcsillag-díj