Peu après la mort de son frère dans une bataille de la Première Guerre mondiale, Katharine McLennan a décidé qu’elle voulait se joindre à d’autres jeunes femmes à l’étranger à titre d’aide-infirmière dans les hôpitaux militaires. Cependant, son père ne voulait pas entendre parler du départ de sa fille cadette pour soigner des soldats malades et mourants. Frustrée par son refus, Katharine a fait appel à ses sœurs pour le convaincre de la laisser partir en France avec la Société de la Croix-Rouge, la Société de secours aux blessés militaires. J.S. a finalement cédé et elle est partie outre-mer au printemps 1916.
La première mission de Katharine était à l’Hôpital de l’Alliance à Yvetot, du 10 mai au 28 décembre 1916. Elle a ensuite travaillé à l’Hôpital Auxiliaire no 109 à Pont-Audemer, du 18 janvier au 18 septembre 1917. De là, elle est partie à Vasseny, à un hôpital connu seulement sous le nom de HOE 18; elle y est restée du 13 octobre 1917 au 28 février 1918. Katharine a pris congé au printemps et au début de l’été 1918, mais est retournée en France, à l’Hôpital Militaire Caserne de Cavalière situé à Pontoise, du 16 juillet au 11 novembre 1918. En 1919, du mois de janvier au mois de mai, elle a aussi passé du temps dans un hôpital allemand à Langenschwalbach.
Ses amies, Edith Parkman et Helen Homans, étaient ses compagnons fidèles au travail et l’accompagnaient dans ses visites touristiques quand elle prenait congé. Ses lettres à la maison sont remplies de descriptions de ses activités quotidiennes, d’histoires amusantes, de réminiscences touchantes des soldats blessés, et de questions et de commentaires au sujet de personnes au Canada. Katharine s’était intéressée à la photographie et a conservé des albums d’images obsédantes qu’elle avait prises de ses expériences en France.
En même temps, ses croquis de soldats dans les hôpitaux révèlent que la brutalité et la cruauté de la guerre la troublaient. Au fur et à mesure que la guerre se prolongeait, la correspondance de Katharine exprimait une lassitude devant la situation et, plus précisément, face au manque d’infirmières qualifiées.
Katharine est revenue de la guerre plus sage et plus sûre d’elle-même. Son expérience en soins infirmiers avait transformé la jeune fille timide et protégée en femme qui continuerait à servir la Croix-Rouge et les chapitres des Infirmières de l’Ordre de Victoria au Cap-Breton.