Η Κάτια Δανδουλάκη γεννήθηκε στη Θεσσαλονίκη στις 16 Μαΐου 1947 (κατά άλλους 1948) και σπούδασε στη Δραματική Σχολή του «Θεάτρου Τέχνης». Το 1968  συνέχισε τις σπουδές της στο London School of Dramatic Art. Κατά τη διάρκεια της παραμονής της στο Λονδίνο συνεργάστηκε με το BBC σε τηλεταινίες και ραδιοφωνικές παραγωγές.

Επιστρέφοντας το 1969 ξεκίνησε αμέσως τις θεατρικές της εμφανίσεις με τον θίασο Καρέζη- Καζάκο στο έργο «Η Κυρία δε με μέλλει».

Το 1971 έκανε την πρώτη της κινηματογραφική εμφάνιση στη ταινία του Δ. Παπακωνσταντή «Ολοκαύτωμα» και από τότε έγινε μόνιμη πρωταγωνίστρια του Παραγωγού J.Paris για πέντε χρόνια. Μέχρι σήμερα έχει λάβει μέρος σε 17 ταινίες, κυρίως κοινωνικά και ιστορικά δράματα. Μερικές από αυτές είναι οι:  «Παπαφλέσσας (1971)», «Σουλιώτες (1972)», «Μπουμ Ταρατατζουμ(1972)», «Ως την τελευταία στιγμή (1972)», «Ιπποκράτης και Δημοκρατία (1972)», «Πολεμισταί της ειρήνης (1973)», «Οι λύκαινες(1974)», «Επικίνδυνη νύχτα (1974)», «Οκεϋ φίλε(1974)», «το Σφάλμα(1974)», «Ο γιος μου ο Στέφανος (1975)», «Η δαιμονισμένη (1975)»,  κ.α.. Σ

το θέατρο καθιερώθηκε από το 1972 με το έργο «Μικρές Αλεπούδες», που ανέβηκε από τον θίασο Λαμπέτη- Κατερίνας στο θέατρο Διάνα. Στη συνέχεια συνεργάστηκε με πολλούς αθηναϊκούς θιάσους και το 1976 συμμετείχε ως ιδρυτικό στέλεχος στο «Απλό Θέατρο» με τον Χρήστο Πολίτη και τον Αν. Αντύπα. Το 1979 έγινε για πρώτη φορά θιασάρχης  και το 1995 ίδρυσε το θέατρο Κάτια Δανδουλάκη, στο οποίο συνέχισε τις επιτυχημένες εμφανίσεις της μέχρι τις μέρες μας.

Το 1998 τιμήθηκε με το βραβείο Κουν για την ερμηνεία της στο «Όπως με Θέλεις» και το 1993 με το βραβείο Κοτοπούλη.

Πολλές είναι και οι συμμετοχές της σε σειρές της ελληνικής τηλεόρασης.(Χριστός ξανασταυρώνεται, Πανθεοι).

Από το 1996 ήταν παντρεμένη με τον θεατρολόγο, κριτικό και δημοσιογράφο Μάριο Πλωρίτη, ο οποίος  απεβίωσε το 2006.