Родилась в Брадфорде, Западный Йоркшир в семье Дианы и Джона Уолшей. Кимберли - второй ребёнок в семье, у неё есть две сестры и брат. С детства юная Кимберли уже снималась в рекламе и участвовала в школьных театральных постановках.
В 2002 году Кимберли прошла кастинг на шоу Popstars: The Rivals, и хотя с первого раза не попала в десятку конкурсанток, позже заменила одну из них и дошла до финала. Пять лучших, по мнению зрителей, девушек образовали группу Girls Aloud, солисткой которой Кимберли являлась вплоть до объявления о распаде коллектива в марте 2013 года.
В качестве сольной артистки Кимберли пробовала себя как на телевидении, так и в кино. Но больше всего пение она любит совмещать с танцами - девушка не раз признавалась в своей любви к музыкальному театру. С октября 2011 года по май 2012 года она блистала на Вест-Эндской постановке «Шрек: Мюзикл» в роли Принцессы Фионы, заменив беременную Аманду Холден. Осенью 2012 Уолш приняла участие в шоу-проекте «Strictly Come Dancing». Партнером певицы стал танцор Паша Ковалев, пара дошла до финала и заняла второе место.
4 мая 2013 года Кимберли выпустила свой первый сольный альбом, «Centre Stage», представляющий собой компиляцию её самых любимых арий из разных мюзиклов, а также включающий несколько совершенно новых треков.
Певица не раз принимала участие в благотворительных кампаниях. Так в марте 2009 года Кимберли наряду с другими британскими знаменитостями совершила восхождение на гору Килиманджаро в качестве акции для благотворительной организации Comic Relief.
Так же Кимберли очень часто становится лицом новых линеек различных модных брендов: в их числе одежда New Look, Puma, Very, очки Specsavers и средства по уходу за волосами Schwarzkopf.
С 2004 года Кимберли состоит в фактическом браке с бывшим участником мужской музыкальной поп-группы Джастином Скоттом. У пары есть сын - Бобби Скотт (род.04.09.2014).
Осенью 2013 года Кимберли Уолш выпустила свою первую автобиографию, получившую название «A Whole Lot of History».