Creola Katherine Johnson nació el 26 de agosto de 1918 en Virginia, Estados Unidos. Debido a las leyes de segregación en el Estados Unidos de la época que no permitían a los afroamericanos estudiar más de octavo curso en su condado natal, su familia decidió mudarse a Institute, para que sus cuatro hijos pudieran ir a un instituto para afroamericanos.
Katherine se graduó en la escuela secundaria y con quince años ingresó en la Universidad Estatal de Virgina Occidental, donde contó con el apoyo de varios profesores especializados en las matemáticas y química. Johnson finalizó la universidad con 18 años especializada en matemáticas y francés. Además, fue la primera mujer afroamericana en terminar con la segregación en la Universidad de Virginia Occidental y se convirtió en una de los tres estudiantes afroamericanos, siendo ella la única mujer, seleccionados para realizar un postgrado tras el fallo de la Corte Suprema de Estados Unidos en 1938. El tribunal dictaminó que la educación superior pública debería dar las mismas oportunidades a estudiantes blancos y negros. Poco después se mudaría a Maron, Virgina, para dar clases de matemáticas, francés y música en una escuela pública para afroamericanos. Años después, en su autobiografía recuerda episodios de racismo y discriminación en la ciudad.
En el 1939 se casó por primera vez, lo que la llevó a dejar la docencia para matricularse en un programa de postgrado en matemáticas, que abandonaría posteriormente al quedarse embarazada. Más trade decidió continuar su carrera en el mundo de las matemáticas, a pesar de ser un campo de difícil acceso para los afroamericanos y también para las mujeres. Retomó la enseñanza hasta que en 1952 un familiar mencionó que el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica (NACA, después convertido en NASA) estaba contratando a mujeres blancas y afroamericanas para trabajar en el Departamento de Guía y Navegación en el Centro de investigación de Langlkey, Virginia.
De este modo, Jonhson trabajaría entre 1953 y 1958 como ‘calculadora humana’, realizando cálculos y leyendo datos de las cajas negras de los aviones, supervisada por la matemática Dorothy Vaughan. La separación racial y de género seguía vigente por aquel entonces, por lo que las mujeres afroamericanas del grupo de computación trabajaban, comían y tenían los servicios separados. Además, su oficina estaba etiquetada como Colored Computers.
En 1958, la agencia se convirtió en NASA y se empezaron a utilizar computadoras digitales. A partir de ese momento y hasta su jubilación en 1986, Katherine trabajó como tecnóloga espacial en el área de Controles de Naves Espaciales.