KT nació en Edinburgo, Escocia de madre de ascendencia China y Escocesa y padre Irlandés; fue adoptada 18 días después. Su padre adoptivo era empleado como conferencista de Física en la Universidad de St Andrews, y su madre adoptiva, una profesora. La familia adoptiva de Kate incluye a un hermano mayor llamado Joe y a otro menor llamado Daniel. Tunstall creció en St Andrews, un pueblo de Fife. Cuando tenía aproximadamente veinte años, Kate conoció a su madre biológica, quien le dijo que su padre biológico era un cantante de música folk. Pasó tiempo actuando en la famosa Church Street en Burlington, Vermont, y en una comuna situada también en Vermont. "KT" es la abreviación de Katie que, en inglés, se pronuncia igual que "KT".
Desde 2003 KT está saliendo con Luke Bullen, el baterista de su banda. Ella indicó su intención de vivir con Bullen en Edinburgo.Se casó con Bullen el 6 de septiembre en las Sky Island.

Tunstall estudió en el High School of Dundee, en Dundee ;Madras College en St Andrews, en el Kent School, en Connecticut y en el Royal Holloway, en Londres
En torno a sus 20 años, sobre todo tocaba en bandas independientes, como Elia Drew y Tomoko, enfocándose a componer canciones.
Su primer Álbum, Eye to the telescope, se lanzó a finales del 2004. El estilo musical de KT varía del folk al pop. En Edinburgo y St Andrews tocó en una banda llamada Red Light Stylus, que fue considerada como una de las mejores bandas que surgieron dentro de Fife. La primera aparición destacable de Tunstall fue una actuación en solitario de Black Horse And The cherry Tree en el programa de televisión británico Later with Jools Holland. Esta actuación fue destacada porque solo tuvo 24 horas para prepararse debido a que el artista programado para esa ocasión , el cantante Nas, cancelara su actuación debido al estado de salud de su padre.
Su actuación llamó la atención a muchos televidentes, quitándoles protagonismo a otros números programados como los de The Cure, Embrace y The Futureheads que por ese episodio estuvo en el primer puesto en la encuesta de la página web del programa. Después de la aparición en Later..., Eye to the telescope fue relanzado, y subió rápido hasta llegar al número 3 en las listas musicales de Gran Bretaña (en su primer lanzamiento llegó al puesto 73), fue nominado en el 2005 a los Mercury Awards.
El disco se puso a la venta en EE. UU. el 7 de febrero de 2006.
Tunstall, lanzó un nuevo álbum acústico en mayo de 2006: KT Tunstall's Acoustic Extravaganza, que al principio solo estaba disponible ordenándolo por correo desde su página web. En octubre del 2006 el álbum se lanzó de nuevo, esta vez para todas las tiendas del mundo.