Bei der europäischen Grand-Prix Qualifikation 2010 in Cagliari (ITA) belegte Kathleen Weiß mit der Nationalmannschaft den ersten Platz und wurde in der Kategorie Aufschlag zur besten Spielerin gewählt. Bei der Weltmeisterschaft in Japan belegte sie einen siebten Platz. Anschließend wechselte sie zum aserbaidschanischen Verein Igtisadchi Baku. In der Saison 2011/12 spielte sie beim italienischen Erstligisten Spes Conegliano. Mit der Nationalmannschaft wurde sie im Oktober 2011 Vizeeuropameister. Im Januar 2012 wechselte Kathleen Weiß zum italienischen Ligakonkurrenten Chieri Volley Club und im Juli 2012 zu Foppapedretti Bergamo. 2013 belegte sie mit der Nationalmannschaft Platz Eins in der Europaliga und wurde erneut Vizeeuropameister. 2014 wechselte Weiß zu VK Prostějov, mit dem sie 2015 und 2016 das Double aus tschechischer Meisterschaft und Pokal gewann. In der Saison 2016/17 spielte Weiß in der polnischen Liga bei MKS Dąbrowa Górnicza. Anschließend kehrte sie nach Prostějov zurück und gewann erneut das nationale Double. 2018 wurde die Zuspielerin in Bulgarien von Mariza Plowdiw verpflichtet. Zur Saison 2019/20 erhielt Weiß einen Vertrag beim Deutschen Meister Allianz MTV Stuttgart. Aufgrund eines beruflich attraktiven Angebots mit einer Ausbildung bei der Polizei in Mecklenburg-Vorpommern kurz vor Saisonbeginn entschloss sie sich jedoch kurzfristig, ihre sportliche Profikarriere hierfür zu beenden und bat beim MTV um eine Vertragsauflösung.