Catherine Tate è nata a Bloomsbury a Londra ed è cresciuta al Brunswick Centre. Sua madre, Josephine, era una fiorista e l'attrice ha dichiarato che il personaggio di Margaret del The Catherine Tate Show è basato proprio su sua madre. Catherine non conobbe mai suo padre, che uscì molto presto dalla sua vita e di conseguenza è stata cresciuta in un ambiente a prevalenza femminile. Da bambina soffriva di un disturbo ossessivo-compulsivo centrato sulla associazione di parole.
Ha frequentato una scuola elementare cattolica locale e successivamente la Notre Dame High School di Southwark, una scuola media gestita da suore. Durante l'adolescenza Catherine capì che voleva intraprendere la carriera d'attrice e perciò all'età di sedici anni si iscrisse al Salesian College di Battersea, che aveva le strutture adatte per la recitazione, ma si ritirò dalla scuola prima di ottenere il diploma. Successivamente, dopo quattro anni di tentativi, venne accettata alla Royal Central School of Speech and Drama dove studiò per tre anni. Prima di essere accettata alla Central School of Speech and Drama aveva frequentato per una sola settimana la Sylvia Young Theatre School ma si ritirò subito perché: «Anche a quell'età avevo capito che non ero Bonnie Langford. È stato molto competitivo».
↑Secondo alcune fonti Catherine Tate sarebbe nata il 12 maggio 1968 e secondo altre nel dicembre 1969. In un episodio dell'aprile 2018 di Good Morning Britain Catherine Tate stessa ha corretto l'intervistatrice che affermava che il suo compleanno fosse prossimo ("coming down the line") dicendo che spesso viene riportato erroneamente con giorno e mese invertiti.