Christine (Kitty) Lange Kielland grandit dans l’une des familles patriciennes de Stavanger, où elle a accès à l’art, à la littérature et à la musique. Entre 1872 et 1875, elle prend des cours particuliers auprès de Hans Gude (1825-1903), professeur à la Großherzoglich Badische Kunstschule, école d’art de Karlsruhe. De 1875 à 1878, elle suit l’enseignement d’Eilif Peterssen (1852-1928) et de Hermann Baisch (1846-1894) à Munich, et de 1879 à 1886 environ, elle étudie auprès de Léon Germain Pelouse (1838-1891), à Cernay-la-Ville. K. L. Kielland vit à Paris de 1879 à 1889 et fréquente ponctuellement les académies Julian et Colarossi avant de retourner à Christiania (actuelle Oslo).
L’artiste est surtout connue pour ses vues des landes couvertes de bruyères et des tourbières de Jæren, dans le sud-ouest de la Norvège. Peintre de plein air, elle travaille dans des conditions climatiques difficiles. Ses paysages sont en grande partie occupés par les ciels et par de vastes horizons. Les marais sont toujours représentés en plans rapprochés, on y voit souvent les « blessures » par lesquelles les paysans extraient la tourbe, ainsi que le ciel se reflétant dans les plans d’eau. Stylistiquement, K. L. Kielland se rattache d’abord à la tradition du réalisme, mais commence ensuite à employer une touche plus large et à accentuer davantage les couleurs locales. Ses paysages tendent à sublimer les contrastes inhérents à la nature et incluent parfois des personnages, immergés tantôt dans leur travail, tantôt simplement dans la contemplation de leur environnement.

K. L. Kielland expose en Scandinavie et lors d’expositions internationales, telles que le Salon (1879-1883, 1887-1889), les Expositions universelles de Paris (1889, 1900) et de Chicago (1893) ainsi que la Biennale de Venise (1897, 1899, 1907). Elle a trois expositions individuelles de son vivant (1899, 1904, 1911) et récolte des critiques positives tout au long de sa carrière. Elle reçoit une médaille d’argent lors de l’Exposition universelle de 1889, la médaille d’or royale du mérite en 1908 et devient membre honoraire de la Société des étudiants norvégiens en 1889.

En 1884, K. L. Kielland est cofondatrice de l’Association norvégienne pour les droits des femmes, dont elle siège au comité de 1890 à 1895. Elle écrit plusieurs textes contribuant aux débats sur le genre et l’art. Le plus important d’entre eux est son livre ‘Kvindespørgsmaalet’: Tilsvar til pastor J. M. Færden [La « Question des femmes ». Réponse au pasteur J. M. Færden, 1886]. Inspirée par John Stuart Mill, K. L. Kielland défend l’égalité totale des droits entre les hommes et les femmes. Elle fait partie d’un réseau réunissant des artistes, des gens de lettres et des scientifiques scandinaves de premier plan qui s’engagent dans un mouvement connu sous le nom « La Percée moderne ». La peintre Harriet Backer (1845-1932) est sa collègue la plus proche et elles partagent une maison pendant près de quarante ans.

En 1889, l’État français achète la toile Efter regnveir [Après la pluie, vers 1888]. L’année suivante, la Nasjonalgalleriet (actuel Nasjonalmuseet for kunst, arkitektur og design) acquiert Sommernatt [Nuit d’été, 1886]. À sa mort, elle fait un don testamentaire à la Nasjonalgalleriet pour l’achat d’art contemporain et avant-gardiste. Ses œuvres se trouvent dans plusieurs collections publiques, dont le Nasjonalmuseet d’Oslo, le Stavanger Kunstmuseum, les collections royales à Oslo, Kode – Art Museums and Composer Homes à Bergen, et le Trondheim Kunstmuseum.