Im Jahr 2008 kam Kate Upton zum Casting in der modischen Agentur Elite Model Management in Miami und wurde sofort auf die Staatsmodelle zugelassen. Bald zog sie nach New York und unterschrieb einen Vertrag mit einem großen internationalen Agentur IMG Models. Die erste große Fotoshooting für Zeitschriften waren Upton Garage und Dooney & Bourke.
In 2010 und 2011 wurde sie das Gesicht der Hochglanz-Magazin erraten. Im Jahr 2011 erschien Upton auf den Seiten der Sports Illustrated Swimsuit Issue im Körper Kunst und erhielt eine Debütantin des Jahres. Sie spielte auch für werbetreibende Unternehmen Strand Bunny Swimwear und Victorias Secret. Zusätzlich wird ein Fotoshooting mit Kate Upton erschienen in den Zeitschriften Complex und Esquire, wo sie gewählt wurde "die Dame des Sommers."
Im April 2011 erschien Mode-Modell in mehrere Videos die im Internet zirkulieren. Besonders beliebt war das Video mit der Leistung der Hip-Hop-Songs Cat Daddy, von Terry Richardson gerichtet. Tanzen in einer aufrichtigen bikini mit elegante Figur zog alle Blicke auf sich, und die Rolle hat 750.000 Aufrufe pro Tag. Dann wurde es von YouTube wegen Verstoßes gegen Bestimmungen der Site des sexuellen Inhalts Video begrenzen entfernt.
Im Februar 2012 erschien Mode-Modell auf dem Cover der Sports Illustrated Swimsuit Issue und beteiligte sich als Gast auf mehreren Fernsehprogrammen. Schauspieldebüt Kate Upton wurde eine kleine Rolle in dem Film "Aushilfsgangster" (2011). Im folgenden Jahr spielte sie in dem Film "The Three Stooges" (2012), wo er eine Nebenrolle auch durchgeführt.