Katherine tenía desde muy pequeña una gran pasión por los
números, una curiosidad inmensa y muchas ganas de aprender. Todo esto resultó en que con tan solo diez años, ya cursaba la secundaria. Sin embargo, no podía estudiar en su cuidad, White Sulphur Springs, pues tan solo había una escuela para personas blancas donde no admitían a personas negras. Su padre tomó la decisión de vender su tierra, buscar dos trabajos y mudar a toda la familia 209 kilómetros más lejos, probando suerte en otro condado. Él soñaba con que cada unx de sus hijxs pudiera estudiar. Siempre les decía: “Nadie es mejor
que tú y tú no eres mejor que nadie”. Deseaba que sus hijxs tuvieran las mismas oportunidades que todxs.

Katherine aprovechaba de cada oportunidad de aprendizaje y entró en la Universidad estatal de West Virginia, donde se graduó en Matemáticas y francés con los máximos honores en 1937.
También aceptó un trabajo como maestra en una escuela pública para negros. Ella quería trabajar de investigadora matemática. Sin embargo, en aquella época no solo existía la segregación: los pocos derechos que tenían las mujeres se sumaban. Y eso se reflejaba a la hora de escoger una profesión, ya que las opciones eran más limitadas.

En 1952 se abrió un nuevo campo posibilidad profesional: Katherine se enteró por un familiar que había puestos en la sección de computación del ala oeste (donde trabajaban los afroamericanos) del Laboratorio Langley de la NACA -predecesora de la Nasa-, por lo que ella y su marido decidieron mudarse a Hampton, en Virginia.
En esa época no había computadoras como las conocemos hoy en día. Eran mujeres blancas y negras (segregadas) las que hacían los cálculos a mano.  Los cálculos eran un trabajo aburrido
para los hombres en esa epoca y, a la vez, era un trabajo muy preciso. Por ello en la NACA sentía que las mujeres tenían una mejor aptitud. Las llamaban las computadoras con faldas. Las computadoras con faldas, inicialmente se dedicaban de calcular la trayectoria de los aviones. Después se encargaron de los primeros lanzamientos espaciales. Katherine no ponía mucha atención a la segregación en su trabajo. Para ella lo más importante era encontrar la solución y por lo tanto, se concentraba en la misión. Aunque sí que encontró el
racismo en varias ocasiones, como cuando empezó a trabajar con blancos y sus compañeros le exigieron usar una cafetera distinta. Katherine era una mujer muy decidida y no se limitó a hacer cálculos sino que insistió en asistir a las reuniones con los ingenieros, algo inédito para una mujer y afroamericana.

Así fue abriéndose camino y ganándose el respeto de sus compañeros. Su maravillosa capacidad para el cálculo y pasión por el trabajo ayudó a fijar la trayectoria del primer viaje estadounidense alespacio a poner en órbita el Apolo XI y llevó por primera vez al hombre a la Luna. Para la misión en que John Glen orbitó la Tierra por primera vez (1962) se usaron los cálculos deshechos por los primeros ordenadores. Sin embargo, aun así le pidieron a Katherine verificar los cálculos de la máquina. «Si ella dice que son buenos, entonces estoy listo para ir», dijo el astronauta, según recuerda Johnson. De hecho, la Nasa reconoce en su web que «no habría
podido hacer esas cosas sin Katherine Johnson y su amor por las matemáticas».