Кейт начала работать моделью в 16 после того, как была замечена скаутом в кафе Сан-Диего. Она была классически худой моделью, однако заболела анорексией, и после курса лечения Диллон поправилась до 72 килограмм. Все попытки вернуть предыдущий вес оказались тщетными и модельное агентство прекратило работать с девушкой. Однако через пару лет Кейт попробовала себя в качестве plus size модели, и в этом амплуа ее карьера быстро пошла вверх. С тех пор она появилась в съемках американского и французского Vogue и в рекламной кампании Gucci.