Увлеклась актёрской игрой в школьные годы, выступая в школьном театральном кружке. Её кинодебют состоялся в 1972 году в подростковой комедии Джорджа Лукаса «Южноамериканские граффити», его типичном ностальгическом взоре на начало 1960-х. Дальше Куинлан много снималась на телевидении, также временами появлялась и на большенном экране в таких фильмах как «Аэропорт ’77» (1977), «Я никогда не обещала вам розового сада» (1977), за роль в каком она была номинирована на «Золотой глобус», «Сумеречная зона» (1983), «Сердце Клары» (1988), «Дорз» (1991) и других наименее узнаваемых кинолентах.

Огромным фуррором в её кинокарьера стала роль Мэрилин Ловелл, супруги астронавта Джеймса Ловелла, в драме Рона Ховарда «Аполлон-13» (1995), за какую актриса во 2-ой раз была выдвинута на «Золотой глобус», также получила номинацию на премию Американской киноакадемии. В 2000-х Куинлан снялась в фильмах «У бугров есть глаза» (2006), «Измена» (2007), «Друг жены» (2008), и в телесериалах «Доктор Хаус», «Побег» и «Хор».

С 1994 году Кэтлин Куинлан замужем за актёром Брюсом Эбботом, от которого родила двоих деток.