کیت الیزابت وینسلت ۵ اکتبر ۱۹۷۵ در ردینگ، بارکشر، انگلستان به دنیا آمد. او اصالتاً بریتانیایی است و همچنین از طرف پدر تبار ایرلندی و از طرف مادر تبار سوئدی دارد. مادرش، سالی آن (با نام خانوادگی پیش از ازدواج بریجز) پیشخدمت و پرستار بچه بود و پدرش، راجر جان وینسلت یک بازیگر کوشا بود که برای تأمین معاش خانواده به مشاغل سخت کارگری روی آورد. والدین مادری او هر دو بازیگر بودند و کمپانی تئاتر رپرتوری ردینگ را اداره می‌کردند. وینسلت دو خواهر با نام‌های آنا و بث دارد که هر دو بازیگر هستند و یک برادر کوچک‌تر به نام جاس. وضعیت مالی خانوادهٔ وینسلت نامناسب بود؛ آن‌ها با بهره‌مندی از وعده‌های غذایی مجانی زندگی می‌کردند و از سوی یک مؤسسهٔ خیریه به نام اکترز چریتیبال چراست حمایت می‌شدند. هنگامی که وینسلت ده ساله بود، پدرش در یک حادثهٔ قایق‌رانی بر پای خود به شدت آسیب وارد کرد و کار برایش دشوارتر شد و این امر مشکلات مالی بیشتری را برای خانواده به همراه داشت. وینسلت گفته که والدینش همیشه باعث می‌شوند احساس مراقبت کنند و اینکه آن‌ها یک خانوادهٔ حامی بودند.

وینسلت بازیگری را در مدرسهٔ تئاتر ردروفس در میدنهد فرا گرفت.
وینسلت در دبستان سنت ماری و کلیسای آل سینتز انگلستان به تحصیل پرداخت. زندگی در خانواده‌ای از بازیگران به او الهام بخشید تا از همان کودکی به دنبال بازیگری برود. او و خواهرانش در نمایش‌های آماتور مدرسه و تئاتر محلی جوانان به نام فاندیشنز شرکت کردند. وینسلت نخست در پنج سالگی نقش مریم را در نمایش مولودی مدرسه اجرا کرد. او دوران کودکی خودش را شخصی با اضافه‌وزن توصیف کرده‌است؛ همکلاسی‌هایش به او لقب «بلابر» داده بودند و به‌دلیل شکل ظاهری‌اش مورد آزار و اذیت قرار می‌گرفت. وینسلت می‌گوید این موضوع اجازه نداد که او را متوقف سازد. او در ۱۱ سالگی در مدرسه تئاتر ردروفس واقع در میدنهد پذیرفته شد. این مدرسه به عنوان یک آژانس نیز فعالیت می‌کرد و دانش‌آموزان را برای تجربهٔ مشاغل بازیگری به لندن می‌برد. وینسلت در تبلیغات شوگر پاف ظاهر شد و برای فیلم‌های خارجی دوبله کرد. او در مدرسه مبصر شد و در نمایش‌های آلیس در سرزمین عجایب و شیر، کمد و جادوگر حضور داشت و همچنین نقش اصلی وندی دارلینگ را در نمایش پیتر پن ایفا کرد. او هم‌زمان با کمپانی تئاتر استارمیکر در ریدینگ فعالیت می‌کرد. وینسلت در بیش از بیست نمایش آن‌ها شرکت کرد اما به دلیل وزنش به‌ندرت برای نقش اصلی انتخاب می‌شد. با این وجود، او نقش اصلی موزیکال آنی، کتاب جنگل و باگزی مالون را ایفا کرد.
در سال ۱۹۹۱، وینسلت طی دو هفته پس از پایان امتحانات GCSE، برای نخستین بار در تلویزیون به عنوان یکی از اعضای اصلی گروه بازیگران مجموعهٔ علمی تخیلی فصل تاریک از شبکهٔ بی‌بی‌سی ظاهر شد. عنوان قسمت او «ریت» بود و در آن نقش یک دختر مدرسه‌ای را ایفا کرد که به همکلاسی‌هایش کمک می‌کند تا در برابر یک مرد شوم که کامپیوترهای ترخیص‌شده را به مدرسه‌شان توزیع می‌کند، مقابله کنند. وینسلت از این کار دستمزد خوبی دریافت نکرد و در ۱۶ سالگی به‌دلیل کمبود بودجه مجبور شد تا مدرسهٔ ردروفس را رها کند. او برای تأمین نیازهای زندگی در یک فروشگاه اغذیه‌فروشی مشغول به کار شد. وینسلت در سال ۱۹۹۲ نقش کوچکی در فیلم تلویزیونی نگرش‌های آنگلو-ساکسون، که اقتباسی از رمان به همین نام نوشتهٔ آنگوس ویلسون بود را ایفا کرد. وینسلت که در آن زمان ۸۴ کیلوگرم وزن داشت، در این فیلم نقش دختر یک زن چاق را ایفا می‌کند. حین فیلم‌برداری، نظری از کارگردان فیلم دیارموئید لارنس در مورد شباهت وینسلت و بازیگری که نقش مادرش را بازی می‌کرد، وینسلت را وادار به کاهش وزن کرد. او در ادامه نقش دختر جوان مردی ورشکسته و خودساخته (با بازی ری وینستون) را در مجموعهٔ تلویزیونی برگشتن (۱۹۹۲–۱۹۹۳) ایفا کرد. وینسلت در سال ۱۹۹۳ در یک قسمت از مجموعهٔ درام پزشکی تلفات در نقش مهمان حضور یافت.