Debiutancki album On a Mission ukazał się w kwietniu 2011 i zawierał kolejny spory hit „Broken Record”. Płyta dotarła do 2. miejsca w Wielkiej Brytanii i zebrała przychylne recenzje, a także nominację do Mercury Prize. Katy wyruszyła w trasę koncertową supportując rapera Tinie Tempah, a następnie występując solo. W 2012 roku wydała singel „Anywhere in the World” z Markiem Ronsonem, który został wykorzystany do reklamowania Coca-Coli przy XXX Letnich Igrzyskach Olimpijskich.
W roku 2013 zaprezentowała nowe nagrania „What Love Is Made Of” i „5 AM”, które spotkały się ze średnim sukcesem. 7 lutego 2014 roku ukazał się drugi album Katy B zatytułowany Little Red, poprzedzony dużym przebojem „Crying for No Reason”, który uplasował się w pierwszej piątce najpopularniejszych singli. Album otrzymał pozytywne recenzje i zadebiutował na pierwszym miejscu UK Albums Chart, stając się tym samym pierwszym albumem Katy B, który dotarł na szczyt tego notowania.