Дочь американского посла, Кэтлин выросла за рубежом. Её звезда взошла в 1981 году, когда она сыграла с Уильямом Хёртом в эротическом триллере «Жар тела». В этом фильме, как и в двух последующих — комедийном «Человек с двумя мозгами» (1983) и эротическом «Преступления на почве страсти» (1984) — она играет героинь, которые используют свои женские чары для манипуляции мужчинами.

Тёрнер окончательно закрепилась в первой шеренге голливудских актёров с выходом на экраны в 1984 г. приключенческого фильма «Роман с камнем» с Майклом Дугласом и Дэнни Де Вито. Через два года она сыграла в продолжении этой картины — «Жемчужине Нила», а в 1989 г. снялась у Де Вито в «Войне Роузов». В 1984 г. актриса вышла замуж за миллионера Джея Вейса; три года спустя у них родилась дочь.

Пиком карьеры Тёрнер стала главная роль в «Пегги Сью вышла замуж» Фрэнсиса Форда Копполы (1986), за которую она была представлена к премии «Оскар». Тогда же она получила «Золотой глобус» за ленту «Честь семьи Прицци» с Джеком Николсоном и озвучила одного из персонажей (Джессика Рэббит) популярного фильма «Кто подставил кролика Роджера».

С возрастом у Тёрнер обострилась застарелая болезнь — ревматоидный артрит. Приступы острой боли она снимала с помощью алкоголя, злоупотребление которым не лучшим образом отразилось на её внешности. Учитывая её капризную манеру поведения на съемочной площадке, в кино Тёрнер приглашали все реже, и в 1990-е гг. она сосредоточилась на работе в театре, за которую получила несколько номинаций на премию «Тони».