Se gradu a la temprana edad de 14 aos y con 15 aos continu sus estudios superiores en la denominada West Virginia State College, donde consigui sus grados en Matemticas y Francs a la edad de 18 aos. Durante sus aos de estudio tuvo el apoyo de varios profesores, entre ellos la qumica y matemtica Angie Turner King y el matemtico W.W. Schiefflin Claytor, el tercer afroamericano en obtener un doctorado en Estados Unidos. El profesor Claytor vio semejante potencial en Katherine que cre asignaturas de geometra analtica y aeronutica especficamente para ella.