Katie Archibald pratique la natation avant de passer au cyclisme. C'est également le cas de son frère aîné John. Elle dispute ses premières compétitions dans ce sport en 2011, d'abord sur pelouse[1].
L'année suivante, elle remporte le championnat de Grande-Bretagne de poursuite junior[2]. L'année suivante, elle participe à ce championnat en catégorie élite et termine troisième, derrière Laura Trott et Danielle King. Elle impressionne les dirigeants et entraîneurs de l'équipe de Grande-Bretagne[3] et obtient ainsi une sélection pour les championnats d'Europe sur piste à Apeldoorn aux Pays-Bas, en octobre. La poursuite par équipes féminine y est pour la première fois disputée sur 4 kilomètres par équipes de quatre coureuses, contre trois auparavant. Katie Archibald, Elinor Barker, Laura Trott et Joanna Rowsell gagnent cette compétition en établissant le nouveau record du monde de la discipline[1].
Durant les mois qui suivent, elle participe aux manches de la coupe du monde. Elle est d'abord avec le maillot de l'équipe écossaise Braveheart à Manchester, où elle est troisième de la poursuite et deuxième du scratch. Elle gagne ensuite la poursuite par équipes à Aguascalientes avec Elinor Barker, Danielle King et Joanna Rowsell[1].
En , elle participe aux championnats du monde sur piste à Cali en Colombie. Avec Elinor Barker, Laura Trott et Joanna Rowsell, elle y obtient la médaille d'or de la poursuite par équipes. Aux Jeux du Commonwealth, elle obtient le bronze sur la course aux points.
En , Kate Archibald est victime d'un accident de moto et ne peut donc pas participer aux championnats du monde sur piste de Londres, en . Le directeur sportif de British Cycling, Shane Sutton, critique publiquement ce déplacement sur une moto, le décrivant comme « fou » et un « mauvais choix ». Ses coéquipiers Jason Kenny et Laura Trott, multi champion olympique, prennent la défense d'Archibald en déclarant : « Si vous vous entraînez dur tous les jours, vous avez aussi besoin d'autres choses dans la vie pour vous procurer de la joie ». Ils reprochent à l'entraîneur britannique de traiter les athlètes comme des « enfants »[4].
Aux mondiaux sur piste 2018 à Apeldoorn, elle devient championne du monde de l'américaine avec Emily Nelson, puis vice-championne du monde de poursuite par équipes. Plus tard dans l’année, elle remporte deux médailles aux Jeux du Commonwealth, l'or en poursuite individuelle et l'argent dans la course aux points. Lors des championnats d'Europe, elle gagne le titre en poursuite par équipes, mais, après quatre titres consécutifs, elle est battue pour la première fois lors de la poursuite individuelle par Lisa Brennauer. Sur route, elle gagne le prologue du BeNe Ladies Tour et termine troisième du classement général final. En outre, elle remporte plusieurs courses lors de la Coupe du monde 2018-2019. En 2019, elle est à nouveau vice-championne du monde de poursuite par équipes et ajoute lors des championnats d'Europe, trois médailles, dont l'or en poursuite par équipes. Lors de la saison suivante, elle est double championnats d'Europe sur la course aux points et la poursuite par équipes, ainsi qu'une troisième médaille d'argent d'affilée lors des mondiaux de poursuite par équipes.
Archibald est sélectionnée pour représenter l'équipe cycliste britannique aux Jeux olympiques de Tokyo 2020, reportés en août 2021 en raison de la pandémie de Covid-19. Elle se contente de la médaille d'argent dans la poursuite par équipes, puis décroche son deuxième titre olympique lors de la course à l'américaine avec Laura Kenny. En octobre 2021, elle devient l'athlète la plus titrée des championnats d'Europe en décrochant ses 15e, 16e et 17e titres sur la course à l'américaine, le scratch et l'omnium. En fin de saison, elle gagne le classement général de l'endurance de la première Ligue des champions sur piste.
En avril 2022, alors qu'elle se remet d'une blessure au dos, elle se fracture la clavicule et subit une commotion cérébrale lors de l'omnium de la manche de Coupe des nations de Glasgow, épreuve où elle était largement en tête[5]. Le 29 mai, elle est percutée par un 4x4 lors d'un entrainement et se blesse aux ligaments de ses deux chevilles sans que sa participation aux Jeux du Commonwealth ne soit remise en cause[6]. Cependant, le 13 juillet, l'équipe d'Écosse annonce finalement son forfait aux Jeux du Commonwealth[7],[8]. En fin de saison, elle gagne cinq épreuves de la Ligue des champions sur piste, mais est battue au général par Jennifer Valente pour trois points.
En février 2023, elle ajoute trois nouveaux titres en trois épreuves (poursuite par équipes, américaine et omnium) aux championnats d'Europe, portant son total à 20. Durant l'été, elle devient à Glasgow à domicile, championne du monde de poursuite par équipes neuf ans après son premier titre dans la discipline.
Alors qu'elle figure dans les grandes favorites pour les trois disciplines de l'endurance (poursuite par équipes, américaine et omnium) aux Jeux olympiques de Paris en 2024, elle doit déclarer forfait deux mois avant la compétition après s'être fracturé le tibia et le péroné de la jambe gauche lors d'une chute en trébuchant sur une marche dans son jardin[9].
Vie privée
Son frère aîné John (né en 1990) est également coureur cycliste.
Le 23 août 2022, l'ami d'Archibald, le vététiste Rab Wardell, est décédé dans son sommeil, après un arrêt cardiaque. Katie Archibald avait tenté en vain de lui administrer les premiers soins pour lui sauver la vie. Wardell était devenu champion d'Écosse de VTT deux jours plus tôt[10].