Vojenská kariéraEdit
V roce 1988 vstoupila Sullivanová do zálohy amerického námořnictva jako oceánografka a v roce 2006 odešla do důchodu v hodnosti kapitánky. Byla umístěna na Guamu.
Kariéra v NASAEdit
Přehrát média
Sullivanová nastoupila do NASA v roce 1978 a byla součástí první skupiny astronautů, ve které byly ženy. Během mise STS-41-G raketoplánu Challenger 11. října 1984 provedla první mimovozní činnost (EVA) americké ženy. Sullivanová a specialista mise David Leestma provedli 3,5hodinový výstup do volného prostoru, při němž obsluhovali systém, který měl ukázat, že družice může být na oběžné dráze doplněna palivem. Během osmidenní mise posádka rozmístila družici Earth Radiation Budget Satellite, provedla vědecká pozorování Země pomocí palety OSTA-3 (včetně experimentů SIR-B radar, FILE a MAPS) a velkoformátové kamery (LFC), provedla demonstraci doplňování paliva do družice pomocí hydrazinového paliva pomocí systému ORS (Orbital Refueling System) a provedla řadu experimentů v kabině a také aktivovala osm kanystrů „Getaway Special“. STS-41G absolvovala 132 oběhů Země za 197,5 hodiny, než 13. října 1984 přistála na Kennedyho vesmírném středisku na Floridě.
V dubnu 1990 sloužil Sullivan v posádce STS-31, která odstartovala z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě 24. dubna 1990. Během této pětidenní mise členové posádky na palubě raketoplánu Discovery rozmístili Hubbleův vesmírný teleskop a provedli řadu experimentů ve střední části paluby zahrnujících studium růstu bílkovinných krystalů, zpracování polymerních membrán a vliv beztíže a magnetických polí na iontový oblouk. Rovněž obsluhovali různé kamery, včetně kamery IMAX v nákladovém prostoru, pro pozorování Země z rekordní výšky 380 mil. Po 76 obězích Země za 121 hodin přistála sonda STS-31 Discovery 29. dubna 1990 na Edwardsově letecké základně v Kalifornii. V roce 1985 se stala mimořádnou profesorkou geologie na Riceově univerzitě.
Sullivanová sloužila jako velitelka užitečného zatížení na STS-45, první misi Spacelab věnované misi NASA k planetě Zemi. Během této devítidenní mise obsluhovala posádka dvanáct experimentů, které tvořily náklad ATLAS-I (Atmospheric Laboratory for Applications and Science). ATLAS-I získal rozsáhlou řadu podrobných měření chemických a fyzikálních vlastností atmosféry, která významně přispějí k lepšímu pochopení našeho klimatu a atmosféry. Kromě toho byl poprvé použit umělý svazek elektronů ke stimulaci umělého polárního výboje.
Sullivan opustil NASA v roce 1993. Letěla na třech misích raketoplánu Space Shuttle a ve vesmíru strávila 532 hodin.
 Astronautka Kathryn Sullivanová kontroluje anténu SIR-B během STS-41-.G
|
 Astronautka Kathryn Sullivanová používá dalekohled k pozorování Země během STS-41-G
|
Civilní kariéraEdit
Po odchodu z NASA, Sullivan působil jako hlavní vědecký pracovník Národního úřadu pro oceán a atmosféru (NOAA). V roce 1996 byla jmenována prezidentkou a generální ředitelkou COSI Columbus, interaktivního vědeckého centra v Columbusu ve státě Ohio. V letech 2006 až 2011 byla ředitelkou Battelleova centra pro matematickou a přírodovědnou vzdělávací politiku při Ohio State University a také dobrovolnou vědeckou poradkyní COSI. Pod jejím vedením COSI posílilo svůj vliv na výuku přírodních věd ve třídách a svou národní pověst inovátora praktických, badatelsky orientovaných přírodovědných výukových zdrojů. V roce 2004 byla prezidentem Georgem W. Bushem jmenována do Národní rady pro vědu.
V roce 2009 byla Sullivanová zvolena na tříleté funkční období předsedkyní Sekce všeobecného zájmu o vědu a techniku Americké asociace pro rozvoj vědy.
V lednu 2011 Bílý dům zaslal Senátu nominaci Sullivanové prezidentem Barackem Obamou na funkci asistentky ministra obchodu. Sullivanová byla poprvé nominována v prosinci 2010, ale protože Senát neschválil její nominaci a spoustu dalších, které byly předány koncem prosince, Bílý dům formální žádosti obnovil.
4. května 2011 byla Sullivanová jednomyslně potvrzena Senátem USA a jmenována prezidentem Obamou do funkce asistentky ministra obchodu pro pozorování a předpovídání životního prostředí a zástupkyně správce Národního úřadu pro oceán a atmosféru.
Sullivan se stal zastupujícím náměstkem ministra obchodu pro oceány a atmosféru a zastupujícím správcem NOAA 28. února 2013 po rezignaci Jane Lubchenco.
Prezident Obama jmenoval Sullivanovou do funkce náměstkyně ministra obchodu pro oceány a atmosféru a správkyně NOAA 1. srpna 2013 a Senát ji potvrdil 6. března 2014.
Sullivanová byla v roce 2017 jmenována Charles A. Lindbergh Chair of Aerospace History, což je dvanáctiměsíční stipendijní pobyt v Národním muzeu letectví a kosmonautiky. Během svého pobytu v muzeu se Sullivanová věnovala výzkumu Hubbleova vesmírného dalekohledu.
V listopadu 2019 vyšla Sullivanové kniha Handprints on Hubble: An Astronaut’s Story of Invention vyšla v nakladatelství MIT Press. Kniha “Handprints on Hubble“ popisuje Sullivanovy zkušenosti jako člena týmu, který vypustil, zachránil, opravil a udržoval Hubbleův vesmírný teleskop. O knize a své účasti na vývoji a vypuštění Hubbleova teleskopu hovořila v pořadu Woman’s Hour na BBC Radio 4 a v březnu 2020 na Královském institutu v Londýně.
Na jaře 2020 se Sullivanová vydala na expedici na palubě ponorky Triton Submarines DSV Limiting Factor na dno Challenger Deep, nejhlubšího známého místa v oceánu, a stala se tak první ženou, která dosáhla nejhlubšího známého místa v oceánu, a prvním člověkem, který cestoval jak na Challenger Deep, tak do vesmíru.
V listopadu 2020 byla Sullivanová jmenována dobrovolnou členkou týmu Joe Bidena pro hodnocení agentur při prezidentské transformaci, aby podpořila transformační úsilí týkající se ministerstva obchodu
.