Nascida em New Jersey de descendentes de italianos, foi criada em Nazareth, Pennsylvania, na região de Lehigh Valley. Lá, aprendeu a tocar piano clássico, com sua mãe. Graduou-se no ensino médio junto com Jordan White em 1998, na escola Nazareth Area High School. Recebeu um diploma Associate of Arts em Belas-Artes da faculdade Keystone College, em La Plume, Pennsylvania, e um Bacharelado em artes de estudio em 2003 from Loyola Marymount University, Los Angeles. Atualmente mora em Los Angeles.
Suas aparições na TV incluem numerosos comerciais, também em Toni the barista on NBC's Four Kings, e aparições especiais em Malcolm in the Middle, 'Til Death, How I Met Your Mother, Cory in the House, Campus Ladies, e papéis recorrentes em Scrubs e Raising Hope. Suas aparições em filmes incluem The last Hurrah, Bart got a room e When in Rome. Ela lily em Elevator produced by HBO's Runawaybox. No início de 2009, ela lançou um álbum EP de cinco faixas chamado Songs.
Micucci apareceu em cinco episódios de Scrubs ("My Lawyer's In Love", "My Absence", "My Chief Concern", "Our Histories", e "My Finale") como Stephanie Gooch, uma tocadora de ukulele com quem Ted Bucklandcomeça um relacionamento. Ela toca sua música “Mr moon” e também uma versão adaptada de sua música "Fuck You" (retitulada como Screw You pela ABC pois seu título original continha a palavra de baixo calão "fuck", inapropriada ao contexto), uma música que ela toca na dupla Garfunkel and Oates. Em 2009, ela começou um pequeno filme Imaginary Larry, co-escrito e co-dirigido por Riki Lindhome, sua parceira em Garfunkel and Oates, Micucci apareceu em campanha publicitária para Hillshire Farms, e para H & R Block em Janeiro de 2010.
Micucci apresenta seu show “Playing with Micucci” nas segundas feiras no Steve Allen Theater on Hollywood Boulevard, em Hollywood, Califórnia, mais recentemente em agosto and October 2011. ela apresenta um show de músicas e variedades artísticas." Ela diz que o título é a parte mais suja do show (o título apresenta um trocadilho com a seu sobrenome que soa como palavra my coochie, sendo my uma palavra inglesa para meu, e coochie uma gíria para a região íntima feminina e a palavra playing (que significa tocar, brincar e jogar). Ela também pode ser vista frequentemente no seu show com Riki Lindhome "An Evening with Garfunkel and Oates" no teatro Upright Citizens Brigade Theater em Los Angeles. Ela tocou com William H. Macyseu ukelele na lançamento em DVD do filme Bart Got a Room. O vídeo tem circulado na Internet em sites como o YouTube e The Huffington Post.
Em 2010 ela apareceu no filme de Kristen Bell When in Rome e também em um episódio da sexta temporada da série Weeds como uma garçonete levemente sedada. Ela apareceu em um episódio da série da HBO, Bored to Death,e apareceu como a cuidadora de bebês cães e idosos Shelley na série Raising Hope. Em fevereiro de 2011, Kate apareceu em um comercial da Progressive Insurance como garçonete. Ela também deu voz a um dos personagens de Pendleton Ward's no desenho Adventure Time, Também ao personagem de Julie Kane no desenho do canal Disney XD chamado Motorcity. Em julho de 2012 Kate apareceu em Written by a Kids production: Scary Smash ,uma producão do canal do youtube Geek and Sundry que foi produzida por Kim Evey, Felicia Day, e, Sheri Byrant.
Em janeiro de 2013, Micucci foi chamada para um papel recorrente em The Big Bang Theory como "uma potencial namorada para Raj."Seu personagem foi a extremamente tímida Lucy, estreou em 14 de fevereiro, 2013. Micucci também apareceu como jurada convidada em King of the Nerds.
