Кэссиди родилась в Лос-Анджелесе в семье поп-иконы 1970-х Дэвида Кэссиди и бывшей модели Шерри Бэнэдон, оставившей карьеру, чтобы заняться воспитанием дочери — спустя 15 лет после первой встречи, так как на протяжении 70—80-х Дэвид и Шерри постоянно расставались и сходились вновь, но неизменно оставались хорошими друзьями. Девушку назвали в честь актрисы Кэтрин Хепбёрн. У актрисы есть две старшие сестры — Дженна и Джейми и младший сводный брат Бо. Кэти росла в городке Калабаса в штате Калифорния, где жила с матерью и отчимом Ричардом Бэнэдоном, работающим на скорой помощи. Кроме знаменитого отца, у неё есть и другие прославленные родственники. Например, театральный актёр Джек Кэссиди и его жена актриса Эвелин Уорд, а также другая бабушка, актриса театра и певица Ширли Джонс. Её дядя Шон Кэссиди — тоже прославленный актёр, писатель и певец, так же, как и его брат Райан Кэссиди.
Училась в школах Round Meadow Elementary School и A.E. Wright Middle School. С ранних лет Кэти проявляла большой интерес к шоу-бизнесу, брала уроки танцев, пения, актёрского мастерства, гимнастики и игры на пианино и гитаре. В младших классах школы Calabasas High была в группе поддержки команды California Flyers.
Однако родители запрещали девушке строить актёрскую карьеру до тех пор, пока она не окончит школу. Параллельно с учёбой она посещала курсы актёрского мастерства и играла в местном театре вплоть до успешного окончания школы в 2005 году. Кроме того, она подрабатывала моделью для коллекции Abercrombie & Fitch’s Rock & Republic в 2004 году.
