Кадзуё Сэдзима изучала архитектуру в частном женском университете Нихон Дзёси Дайгаку и окончила курс в 1981 году. С этого года она работает в бюро архитектора Тоё Ито. В 1987 году Кадзуё начинает самостоятельную деятельность и открывает бюро Kazuyo Sejima & Partner. Вместе с Рюэ Нисидзавой, бывшим первоначально одним из её служащих, Кадзуё с 1995 года возглавляет архитектурную фирму SANAA в Токио. В том же 1995 году она начинает преподавательскую деятельность в университете Нихон Дзёси Дайгаку.
Сейчас она профессор Университета Кэйо и приглашённый профессор в Японском женском университете[англ.].
Архитектурные проекты, разрабатываемые Кадзуё Сэдзимой, сочетают в себе самые современные стилевые решения и чувство свободного пространства. Среди прочих её созданий следует отметить здание Нового музея современного искусства в Нью-Йорке.
Кадзуё Сэдзима стала в 2010 году первой женщиной, руководившей проведением венецианского архитектурного биеннале.
Является обладателем ряда международных наград в области архитектуры, в том числе Thomas Jefferson Foundation[англ.] Medal (2019[3]), Притцкеровской премии (2010) и Премии Рольфа Шока Шведской королевской академии искусств (2005) (всех трёх — совместно с Рюэ Нисидзавой). Также отмечена Erna Hamburger Prize[англ.] (2009). Почётный доктор Оксфорда (2016).