Γεννήθηκε στη Θεσσαλονίκη, με την καταγωγή του πατέρα της να είναι από τη Σητεία της Κρήτης, και της μητέρας της από τη Μικρά Ασία. Αποφοίτησε από τη Δραματική Σχολή του Κάρολου Κουν και το London School of Dramatic Art, ενώ φοίτησε και στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης. Κατά την παραμονή της στο Λονδίνο, συνεργάστηκε με το BBC σε τηλεταινίες και ραδιοφωνικές παραγωγές.

Η πρώτη της θεατρική εμφάνιση έγινε το 1969 στην παράσταση “Η Κυρία δεν με Μέλει” από τον θίασο της Τζένης Καρέζη στο θέατρο Διάνα, σε σκηνοθεσία Κώστα Καζάκου. Το 1971 συνεργάζεται με τον παραγωγό Τζέιμς Πάρις και συμμετέχει για πρώτη φορά στις κινηματογραφικές ταινίες “Το Ολοκαύτωμα” και “Όχι”, αλλά και στην τηλεόραση στη σειρά της ΕΙΡΤ “Η Πρώτη Γραμμή”. Γνωρίζει μεγάλη επιτυχία με τις σειρές της ΕΡΤ, “Ο Χριστός Ξανασταυρώνεται” (1975-1976) και “Οι Πανθέοι” (1977-1979). Το 1979, δημιούργησε τον δικό της θίασο και συνεργάζεται πολλές φορές με τον σκηνοθέτη Jules Dassin. Το 1995 ίδρυσε το Θέατρο Κάτια Δανδουλάκη, στο οποίο ανεβάζει παραστάσεις μέχρι σήμερα.

Από το 1991 έως το 1998 πρωταγωνιστεί στην καθημερινή σειρά του Νίκου Φώσκολου “Η Λάμψη” για τον ANT1, ενώ ακολουθούν πολλοί ρόλοι σε τηλεοπτικές σειρές, παράλληλα με τις θεατρικές της παραστάσεις.

Το 1996 παντρεύτηκε με τον δημοσιογράφο και λογοτέχνη Μάριο Πλωρίτη και παρέμειναν μαζί μέχρι τον θάνατό του, το 2006.