Katheryn Winnick dilahirkan di Etobicoke, Ontario, Kanada kepada Roman Winnicki dan Lesya Winnicki, dan berketurunan Ukraine.[1] Beliau mempunyai tiga adik-beradik antaranya ialah kakaknya, Markjan dan dua adik Daria dan Adam. Beliau bertutur Bahasa Ukraine dan tidak bertutur bahasa Inggeris sehingga usianya 8 tahun. Beliau mula berlatih seni bela diri pada usia 7 tahun dan pada usia 21 tahun beliau telah membuka 3 sekolah Taekwondo miliknya sendiri. Winnick menamatkan pelajaran di Universiti York di Toronto dan mula menekuni bidang lakonan di William Esper Studio di New York.