Гертруда Катон-Томпсон родилась в семье Уильяма Катон-Томпсона (William Caton-Thompson) и Этель Пэйдж (Ethel Page) в 1888 году в Лондоне, Англия. Она посещала частные школы в Истборне и Париже. Во время Первой мировой войны Катон-Томпсон работала на Британское министерство транспорта и посетила Парижскую мирную конференцию в 1919 году. Впоследствии она работала археологом в Египте (в Абидосе и Оксиринхе). Во время учёбы в британской археологической школе в Египте с 1921 по 1926 Катон-Томпсон и геолог Элинор Уайт Гарднер начали первое археологическое исследование северного Фаюма. Она продолжила работу в Фаюме в течение последующих двух лет, в качестве полевого директора Королевского Антропологического Института Великобритании и Ирландии. С 1928 по 1929 Катон-Томпсон исследовала знаменитые руины Великого Зимбабве, она была первая, кто утверждал, что руины имеют непосредственно африканское происхождение. Она также работала в оазисе Харга. До конца 1937 года Катон-Томпсон и Элинор Гарднер в сопровождении Фрейи Старк занимались систематическими раскопками в Йемене.