Figlia di Vassilis Konstantopoulos e di Eleni Malandrinou, studiò canto lirico al Conservatoire de musique de Genève, specializzandosi anche a Berlino e a Vienna.[3] Considerata dai più la maggiore interprete di tragedie greche mai esistita, arrivò sui palcoscenici piuttosto tardi, fra il 1929 ed il 1932, prendendo parte a lavori di autori antichi ma anche di William Shakespeare. A causa della guerra lasciò il suo paese natale per stabilirsi prima nel Regno Unito, e in seguito negli Stati Uniti, dove ebbe modo di iniziare una fortunata se pur contenuta attività cinematografica. Vinse il premio Oscar nel 1944 per l'interpretazione in Per chi suona la campana, stabilendo così un primato, in quanto fu la prima attrice non statunitense a conquistare un Oscar alla miglior attrice non protagonista.[4] Per lo stesso ruolo ottenne anche il Golden Globe per la migliore attrice non protagonista.
Nella sua lunga carriera, che la portò ad esibirsi dapprima con il teatro nazionale, e successivamente anche a New York e Londra, attraversò tutti i generi testuali, eccellendo sempre sia nelle commedie che nei drammi. Impose anche al cinema la vastità del suo repertorio artistico, apparendo in grandi film come Il lutto si addice a Elettra (1947), di Dudley Nichols e Rocco e i suoi fratelli (1960), di Luchino Visconti. Dagli anni '50 fece ritorno in Grecia dedicandosi prevalentemente al teatro e interpretando occasionalmente dei film europei. Katina Paxinou morì nel 1973, all'età di settantadue anni, nella sua città natale, Atene, a causa di un cancro.
Vita privata
Si sposò una prima volta giovanissima, per volere della famiglia, con Ioannis Paxinos (dal quale ebbe due figli, pur rimanendo sposata con lui solo per quattro anni, dal 1916 al 1920). In seguito si risposò con l'attore greco Alex Minotis, che morirà nel 1990.