Kathryn Marie Hahn, 23 Temmuz 1973'te Westchester, Illinois'de doğdu. Cleveland Heights, Ohio'da büyüdü ve Katolik olarak yetiştirildi. St. Ann's Katolik Okulu ve Beaumont Okulu'nda eğitim aldı. Northwestern Üniversitesi'nde tiyatro eğitimi alarak lisans derecesiyle mezun oldu. Daha sonra Yale Üniversitesi'nde drama alanında eğitim aldı ve 2024’te Northwestern Üniversitesi'nden fahri doktora unvanı aldı ve mezuniyet töreninde konuşma yaptı.

Hahn, kariyerine NBC'nin yerel çocuk programı Hickory Hideout'da başladı. Tim Kring tarafından fark edilerek Crossing Jordan (2001-2007) adlı NBC suç draması serisinde Lily Lebowski rolüyle televizyon kariyerine adım attı. 2003'te "How to Lose a Guy in 10 Days" gibi filmlerde yardımcı roller aldı ve 2008'de Broadway'de Boeing-Boeing komedisinde sahne aldı. Hahn ayrıca Parks and Recreation dizisinde Jennifer Barkley rolüyle beğeni topladı ve Eleştirmenlerin Seçimi Televizyon Ödülü'ne konuk oyuncu dalında aday gösterildi.

Hahn, 2013 yılında Joey Soloway'ın komedi-drama filmi Afternoon Delight'ta başrol oynayarak sinemada büyük çıkış yaptı. Bu performansıyla Gotham Bağımsız Film Ödülleri'nde Çıkış Yapan Oyuncu dalında aday gösterildi. 2014'te Amazon'un eleştirmenlerce beğenilen kara komedi-drama dizisi Transparent'ta Rabbi Raquel Fein rolüyle Emmy ve Ekran Oyuncuları Derneği Ödülü adaylıkları kazandı. 2016'da Bad Moms filminde ve 2017'de devam filminde başrol oynadı. 2018'de Tamara Jenkins'in yönettiği Private Life filmindeki performansıyla büyük övgü aldı ve Gotham En İyi Kadın Oyuncu Ödülü'ne aday gösterildi.

2021'de Hahn, Disney+'ın dizisi WandaVision'da Agnes/Agatha Harkness rolüyle Marvel Sinematik Evreni'ne dahil oldu. Performansı büyük beğeni topladı ve serinin bir yan ürünü olan Agatha: Darkhold Diaries'de (2024) projesi ile başrol için kamera karşısına geçti. 2023'te yine Hulu yapımı olan Tiny Beautiful Things (2023) dizisinde Clare rolüyle başrolde yer aldı. Aynı zamanda Apple TV+ dizisi Central Park'ta Paige Hunter karakterini seslendirmekte olan Hahn, Glass Onion: A Knives Out Mystery (2023) filminde ve The Shrink Next Door  (2021) dizisinde de rol aldı.