Była żoną awangardowego artysty Władysława Strzemińskiego, a jej jedynym dzieckiem była Nika Strzemińska (zm. w 2001), lekarz psychiatra i pisarka, propagatorka sztuki swoich rodziców. Katarzyna Kobro przyjaźniła się z Julianem Przybosiem i Janem Brzękowskim. Współtworzyła grupy „Blok”, „Praesens” i „a.r.” (czyli „awangarda rzeczywista” lub „artyści rewolucji”).

Zrewolucjonizowała myślenie o rzeźbie. Odeszła od pojmowania rzeźby jako bryły. Pod wpływem konstruktywizmu odrzuciła indywidualizm, subiektywizm i ekspresjonizm sztuki, w ich miejsce postulowała bezwzględny obiektywizm formy, podstawowym jej celem była budowa abstrakcyjnego dzieła sztuki, opartego na uniwersalnych i obiektywnych prawach, odkrywanych na drodze eksperymentu i analizy. Punktem wyjścia koncepcji rzeźby Katarzyny Kobro jest abstrakcyjne pojęcie nieskończonej przestrzeni. Przestrzeń tak pojęta jest jednorodna i nie posiada żadnych szczególnych miejsc, żadnego punktu odniesienia (np. w rodzaju środka układu współrzędnych). Stąd Kobro dążyła w swoich pracach do takiego zorganizowania przestrzeni, aby nie było w niej podziału na przestrzeń zamkniętą w bryle i otoczenie, ale by dzieło współistniało z przestrzenią, pozwalając jej przenikać się.

Równocześnie z koncepcji jednorodności przestrzeni wynika likwidacja centrum kompozycyjnego, tak by każdy punkt rzeźby był jednakowo ważny.

Większość jej dzieł znajduje się w Muzeum Sztuki w Łodzi. Od 2001 roku przyznawana jest nagroda jej imienia.