Marilyn Pauline Novak néven Chicagóban született. Cseh származású szülei eredetileg tanárok voltak, de születésekor apja vasúti tisztviselőként, anyja pedig gyári munkásként dolgozott. Kim a tanárai szerint meglehetősen nehezen kezelhető lány volt, de művészi tehetsége, rajzkészsége korán megmutatkozott. A középiskola elvégzése után ösztöndíjjal a chicagói művészeti iskolában tanult, mellette különböző munkákat is vállalt, volt modell, majd egy hűtőgépgyár háziasszonya is.
Húszéves korában, az iskolai szünetben két barátnőjével Los Angelesbe ment statisztának.
A csinos fiatal lányt ekkor fedezte fel egy filmes ügynökség, és 1954-ben a Columbia Pictures szerződtette is. Határozott tervük volt vele: a szőke szexbomba, Rita Hayworth helyét kellett elfoglalnia, akivel a stúdió jogi vitába keveredett. Barna haját platinaszőkére festették, arckifejezése „vampos” lett, nevét Kit Marlowe-ra akarták változtatni. Ő hosszas küzdelem után két keresztnevének törlésébe belement, de vezetéknevét megtartotta.
Kim Novak az ötvenes évek második felében és a hatvanas évek elején a Columbia első számú erotikus attrakciójaként hódított a filmvásznon. Első jelentős alakítását 1955-ben Otto Preminger Az aranykezű férfi című filmjében nyújtotta Frank Sinatra oldalán, ugyanebben az évben Joshua Logan Piknikjében is sikert aratott. Néhány filmben azt is bizonyíthatta, hogy dekoratív külseje mellett gazdag színészi eszköztára, sőt humorérzéke is van. Sokoldalúságát igazolta a húszas évek népszerű sztárjának életútját bemutató Jeanne Eagels címszerepe (1957) és az ugyanebben az évben készült Fickós Joey című zenés vígjáték, amelyben Frank Sinatra és Rita Hayworth oldalán játszott lenyűgözően. A közönség imádta a filmet, amelyet több Golden Globe-ra is jelöltek, Sinatra egyet meg is kapott, a kritikusok azonban fanyalogtak.
1958-ban Alfred Hitchcockkal forgatta a Szédülés című thrillert, amelyben James Stewart oldalán játszott kettős szerepet.
Hitchcock eredetileg Vera Milesnak szánta a szerepet, de a várandós színésznő visszautasította a felkérést, így esett a választás Novakra, aki azonnal igent mondott. Későbbi nyilatkozataiban abszolút úriemberként írta le Hitchcockot, bár megjegyezte, hogy voltak furcsa rendezői szokásai. Partneréről, James Stewartról is rendkívül kedvezően nyilatkozott, elárulta azt is, hogy nagyon sokat tanult tőle a színészi játékról. A különös hangulatú Szédülés, bár két kategóriában is Oscarra jelölték, bemutatása idején nem aratott osztatlan sikert. Az azóta eltelt évtizedek során azonban Hitchcock egyik legfontosabb alkotásává, Novak egyik legemlékezetesebb alakításává vált.
A hatvanas években szinte folyamatosan forgatott, remek alakítást nyújtott többek között Billy Wilder Csókolj meg, tökfej! című vígjátékában, a Moll Flanders című romantikus komédiában, A nagy bankrablás című westernben. A filmezés mellett sokat rádiózott és televíziózott is.
A hatvanas évek végétől pályafutása megbicsaklott, nem kis részben azért, mert nem fogadta el a neki felkínált „buta szőke” szerepeket.
Magának is tehetett azonban szemrehányást, mert nem vállalta el az Álom luxuskivitelben főszerepét, amelyben aztán Audrey Hepburn csillogott. A hetvenes években elsősorban a televízió foglalkoztatta, játszott a Malibu című tévédrámában, valamint a Falcon Crest című sorozatban is. A filmtől teljesen nem szakadt el, a közönség többek között láthatta a Csak egy dzsigoló (1978) és A kristálytükör meghasadt (1980) című filmekben. Utolsó mozija, az 1991-es Szédítő végzet hatalmas csalódás volt, részben azért, mert komoly összetűzései voltak Mike Figgis rendezővel, aki ki akarta vágatni az ő jeleneteit.
Ezt követően abbahagyta a filmezést, második férjével, egy állatorvossal Oregon állambeli birtokukra vonultak vissza, ahol lámákat és lovakat tartanak.
Továbbra is festeget és a közösségi médiában tartja a kapcsolatot rajongóival. 2021-ben a Butler Institute of American Art albumot jelentetett meg képeiből Kim Novak: Her Art and Life címmel. Házuk 2010 júliusában porig égett, mindene odalett, még festményei és számítógépe is készülő önéletrajzával, amelyen akkor már évek óta dolgozott. Ugyanebben az évben mellrákot diagnosztizáltak nála, de a kezeléseknek köszönhetően teljesen felépült.
Az Empire magazin 1995-ben a filmtörténet száz legszexisebb sztárja közé választotta. Két ízben, 1955-ben és 1957-ben elnyerte a Golden Globe-ot, 1997-ben, a 47. Berlini Nemzetközi Filmszemlén életművéért Arany Medve-díjjal tüntették ki. 2013-ban a cannes-i filmfesztivál díszvendége volt, 2015-ben pedig megkapta a Febiofest prágai nemzetközi filmfesztivál életműdíját, a Kristián-díjat.
A nyitóképen Kim Novak a Szédülésben. Fotó: Paramount Pictures – Alfred J. H / Collection ChristopheL via AFP
