Kathleen Dol commence le théâtre au conservatoire départemental de Manosque, puis elle intègre le cycle 3 du parcours d’art dramatique au conservatoire de Lyon. Admise un an plus tard à l’école de la Comédie de Saint-Étienne, elle se forme pendant trois ans et travaille, notamment, avec Elsa Rooke, Gwenaël Morin, Michel Raskine, Olivier Py, Jos Verbist, Valérie Besançon, Armand Deladoey, Antoine Caubet et Alain Reynaud. Elle joue dans Introspection de Peter Handke, mis en scène par Gwenaël Morin ; Don Juan revient de guerre de Ödön von Horváth, mis en scène par Michel Raskine et Un jeune se tue de Christophe Honoré, mis en scène par Robert Cantarella. Depuis sa sortie en 2012, elle joue dans Liberté à Brême et Le Village en flammes de Fassbinder, mis en scène par Gwenaël Morin au Théâtre du Point du Jour à Lyon, et dans Le Roi Navet, avec la compagnie Germ36. La saison prochaine, elle travaillera avec Arthur Fourcade sur Manque de Sarah Kane, et le projet La Ville. En 2014, elle mettra en scène Le Soulier de satin de Claudel avec le collectif X.