Kay Francis, vlastným menom Katharine Edwina Gibbs, sa narodila v Oklahoma City v roku 1905. Jej matka Katharine Clinton Franks bola taktiež herečka. Keď mala Katharine štyri roky, jej otec ich opustil.
Jej herecký debut sa uskutočnil v roku 1925 na Broadwayi v novodobej verzii Shakespearovho "Hamleta". Kay mala svoje vlastné heslo v hereckej branži: "Klamať treba, ale len tým správnym ľuďom..." Následne si ju všimol producent Stuart Walker, ktorý jej ponúkol, aby sa pripojila k jeho "Portmanteau divadelnej spoločnosti". Čoskoro Kay cestovala po rôznych divadlách medzi Indianapolisom a Cincinnati, kde hrala väčšinou úlohy múdrych sekretárok, vyzývavých francúzskych zvodkýň alebo oslňujúcich dám.
V roku 1927 sa vrátila na dosky Broadwayu v hre "Crime". Neskôr sa Kay angažovala do spoločnosti časopisu Playboy a prisľúbila, že sa nevráti na hereckú scénu. Avšak jej sľub trval iba niekoľko mesiacov, pretože sa po nezhodách opäť vrátila na Broadway do hry "Rachel Crothers", kde stvárnila úlohu Venuše.
Kay sa v roku 1928 na Broadwayi objavila ešte v jednej hre s názvom "Elmer the Great", kde účinkoval aj vtedajšia herecká hviezda Walter Huston. Tomu sa jej herecký výkon zapáčil natoľko, že jej poradil, aby išla na kasting do filmu Gentlemen of the Press (1929) spoločnosti Paramount Pictures. Kay Francis sa na kastingu ujala, a rovno dostala rolu tiež v snímku Kokosové orechy (1929) spoločnosti Paramount's Astoria Studios v New Yorku. Vtedy sa začala jej herecká kariéra naplno.