Nació el 20 de febrero de 1902 en Sewickley, Pennsylvania (Estados Unidos). Su madre falleció cuando ella tenía doce años y su padre, abogado de profesión, se casó con una especialista en otorrinolaringología, que proporcionó a Katharine un modelo de mujer con carrera universitaria.
Aunque era muy buena estudiante, tuvo que retrasar sus estudios debido a que sufrió tuberculosis.
En 1932 se graduó en Física por la Universidad de Columbia. Posteriormente se trasladó a la Universidad de Carolina del Norte, donde se convirtió en la primera estudiante de doctorado de John Wheeler, uno de los pioneros en la teoría de la fisión nuclear. Se doctoró en 1938, con un trabajo sobre física nuclear "Sección transversal fotoeléctrica del deuterón".
Apasionada por la física nuclear, en 1939, ocupó una plaza como docente en la Universidad de Tennessee, convirtiéndose en profesora titular en 1941. Allí investigó sobre las fuentes de neutrones y publicó varios artículos utilizando el modelo de gota líquida, desarrollado por Niels Bohr.
En 1942, Wheeler la reclutó para trabajar en el Proyecto Manhattan en el Laboratorio Metalúrgico de Chicago. Con el físico Alvin Weinberg, analizó los datos de flujo de neutrones de los diseños de reactores nucleares de Enrico Fermi para ver si era posible crear una reacción en cadena nuclear autosuficiente. Estos cálculos se utilizaron en la construcción de Chicago Pile-1.
Posteriormente, examinó el problema de la intoxicación nuclear de los reactores por determinados productos de fisión. Con el físico Eugene Wigner desarrolló la fórmula empírica Way-Wigner, que calcula la velocidad de descomposición beta de los radioisótopos producidos en reacciones de fisión nuclear y que resultó ser un nuevo avance en la física nuclear.
Fue una de las firmantes de la denominada “Petición Szilard”, en la que se reclamaba que la bomba atómica se empleara solo como demostración de fuerza contra los nazis, sin llegar a utilizarla contra personas en ningún momento. El firmar la petición también tuvo consecuencias para algunos de aquellos científicos, que perdieron sus trabajos.
No sabemos si como represalia por firmar la petición o simplemente por otras cuestiones laborales, se trasladó a Oak Rigde en 1945 para continuar con sus investigaciones sobre los ritmos de descomposición nuclear. Durante ese período comenzó su especialización en la recolección y organización de datos que años más tarde la haría de nuevo tan importante para la física nuclear.
Preocupada por las cuestiones éticas y morales derivadas del uso de la energía nuclear, editó el libro “One world or none; a report to the pubic on the full meaning of the atomic bomb”, junto con Dexter Masters. El libro contó con la colaboración de ilustres nombres como Niels Bohr, Albert Einstein, Robert Oppenheimer, Hans Bethe o Leo Szilard, entre otros.
En 1949 se trasladó a Washington DC, donde trabajó para el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y en 1953, persuadió al Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias para establecer el Proyecto de Datos Nucleares (NDP), una organización con especial responsabilidad para recoger y difundir datos nucleares bajo su liderazgo. El NDP se trasladó al Laboratorio Nacional de Oak Ridge en 1964.
A partir de 1964, el NDP publicó una revista, Nuclear Fecha Sheets, para difundir la información que el NDP había reunido, y el año siguiente con una segunda publicación, Atomic Data and Nuclear Fecha Tables. También convenció los editores de Nuclear Physics para añadir palabras clave en los encabezamientos de los artículos para facilitar referencias cruzadas.
Way abandonó el NDP el 1968 y se convirtió en profesora adjunta en la Universidad de Duke de Durham, aunque continuó como editora de Nuclear Fecha Sheets hasta 1973 y Atomic Fecha and Nuclear Fecha Tables hasta 1982. Más adelante se interesó por los problemas de salud de la gente mayor, y presionó para mejorar la atención sanitaria.
Activista incansable, tomó parte en las movilizaciones sobre derechos civiles de los años sesenta. En sus últimos años de vida se interesó especialmente por los problemas de salud de las personas mayores y luchó activamente para mejorar su asistencia sanitaria. En aquel contexto, organizó una serie de charlas enfocadas en el tema denominadas Health Education for the Elderly y formó el comité Durham Seniors for Better Health in the City of Medicine.
Murió el 9 de diciembre de 1995 en Chapel Hill, Carolina del Norte.
