Katherine Edwina Gibbs przyszła na świat w Oklahomie jako córka aktorki scenicznej. Różnie podawane są daty jej urodzenia - mówi się o roku 1899 lub 1905. Kay Francis to gwiazda Broadwayu, symbol kobiety wyzwolonej, ikona elegancji i stylu. To ona zapoczątkowała modę na suknie z odkrytymi plecami i na duże kapelusze. Wychowała się w środowisku teatralnym, choć utrzymywała, że jej matka była wpływową kobietą biznesu i założycielką wielu szkół, co nie było prawdą.
Kay zadebiutowała na Broadwayu, by szybko porzucić teatr dla Hollywood. Pierwszą wytwórnią, w jakiej pracowała, było Paramount Pictures. Nakręcono z nią takie filmy jak "
Orzechy kokosowe" czy "
Iluzja". W 1932 roku Kay podpisała kontrakt z Warnes Bros., gdzie przez lata była niekwestionowaną gwiazdą. Pozycję tę odebrała jej
Bette Davis, po tym jak zdobyła swojego pierwszego Oscara. W latach wielkiego kryzysu Warnerowie postanowili w ramach oszczędności, postawić na skromne stroje swoich aktorek. Nie odpowiadało to Francis, która zawsze nosiła wysmakowane i eleganckie ubrania. Po wielu kłótniach z wytwórnią, które nierzadko kończyły się w sądzie, umowa Kay wygasła nieodwołalnie w 1939 roku. Współpraca aktorki z Warnerami zaowocowała takimi filmami jak "
Wonder Bar" czy "
Confession". W roku, w którym Kay zerwała z Warnerami, wybuchła II wojna światowa. Aktorka poświeciła się pracy, mającej na celu wspomaganie aliantów. Jednakże Hollywood po wojnie nie chciało już Francis w kinie. Kay podpisała kontrakt z mało znaną wytwórnią Monogram Pictures. Udał się także jej powrót na Broadway - zagrała w sztuce "State of the Union". Aktorce nie zależało na ambitnych rolach. Wymagała tylko odpowiedniego wynagrodzenia, które pozwoliłoby jej uniknąć biedy, z jaką zetknęła się w dzieciństwie.
Życie prywatne Kay było bardzo burzliwe i trudne. Z jej pamiętników wynika, że romansowała z wieloma mężczyznami - m.in. z
Fritzem Langiem czy
Otto Premingerem. Wielokrotnie poddawała się aborcji i nigdy nie doczekała się dzieci. Zmagała się z rakiem piersi i alkoholizmem. Nieszczęśliwy wypadek sprawił, że Francis uległa poparzeniu i została przez to oszpecona. Przegrała walkę z rakiem i zmarła 26 sierpnia 1968 w Nowym Jorku.