Kathrine Lie ble født 2. april 1876 i Tromsø som Kathrine Elisabeth Dons. Hun var datter av Fredrik Christian Dons (1836-1885) og Ebba Johanne Dons (1843-1908), født Ullmann. Faren Fredrik Christian var stiftsprost i Tromsø i årene 1875–1881. Han var også sekretær for Det Norske Misjonsselskap (NMS) og redaktør for dets organ fra 1865 til 1875. Moren Ebba Johanne var søster av Viggo Ullmann og Ragna Nielsen, og datter av Vilhelmine Ullmann.