Käthe Loewenthal wächst in einem freigeistigen jüdischen Umfeld in Berlin auf. Nach einem Schweiz-Aufenthalt der Familie kehrt sie 1889 nicht in die Heimatstadt zurück, sondern bleibt für zwei Jahre bei einer protestantischen Familie in Bern. Dort schließt sie Bekanntschaft mit Ferdinand Hodler. Nach ihrem Schulabschluss 1895 kehrt sie in die Schweiz zurück, um bei Hodler zu studieren. Während einer Parisreise lernt Loewenthal Leo von König kennen und folgt ihm nach Berlin an die Kunstakademie. Während ihres Studiums entstehen vorrangig Akte, Tierstudien und Porträts. In dieser Zeit wird auch die enge Freundschaft mit der Malerin Erna Raabe begründet. 1905 bezieht die Künstlerin ein Atelier in München, wo sie an Aufträgen für Porträts und Stillleben arbeitet. Bei regelmäßigen Reisen ins Berner Oberland entstehen zahlreiche Landschaftsstudien. Loewenthal stellt nun in der Berliner Sezession, dem Hamburgischen Kunstverein und im Münchner Glaspalast aus. 1912-33 besucht sie alljährlich ihre Schwester Susanne Ritscher, ebenfalls Malerin, auf der Insel Hiddensee und arbeitet dort an Seestücken und Landschaftsbildern. 1914 übersiedelt Loewenthal nach Stuttgart und studiert bei Adolf Hölzel, dessen Hinwendung zur abstrakten Malerei folgt sie jedoch nicht. Die nächsten zwei Jahrzehnte bestreitet sie als freie Malerin in Stuttgart. 1935 wird sie von den Nationalsozialisten mit dem Malverbot belegt. Im selben Jahr unternimmt sie ihre letzte Reise ins Berner Oberland. 1942 erfolgt die Deportation in das polnische Vernichtungslager Izbica, wo sie kurz darauf umkommt. Ein Jahr später werden bei einem Bombenangriff ihre in einem Stuttgarter Magazin eingelagerten Bilder zerstört.