Jest córką reżyserów Agnieszki Holland i Laco Adamika. W wieku 9 lat, po ogłoszeniu stanu wojennego, wyjechała wraz z matką z Polski, wychowywała się w Paryżu. Jest absolwentką paryskiej Akademii Sztuk Pięknych i prestiżowego Institute St. Luc w Brukseli.
Mówi o sobie, że dzieciństwo spędziła na planie filmowym, jednak jej pierwszym doświadczeniem zawodowym była funkcja osobistej asystentki matki na planie filmu "Tajemniczy ogród" (1993). Później pracowała jako plastyczka - rysowniczka storyboardów - przy filmach matki - m.in. "Całkowite zaćmienie" (1995), "Plac Waszyngtona" (1997), "Trzeci cud" (1999), "Strzał w głowę" (2001) - a także innych cenionych reżyserów: Buza Luhrmana ("Romeo i Julia" 1996), Jonathana Demme'a ("Pokochać" 1998), Luisa Mandokiego ("Oczy anioła" 2001) i Scotta Hicksa ("Kraina wiecznego szczęścia" 2001).
O swoim awansie w zawodowej hierarchii tak opowiedziała w wywiadzie dla Vivy:
W wieku siedmiu lat postanowiłam, że będę rysowała komiksy. Ale nie udało mi się przebić w świecie komiksu, zaczęłam rysować storyboardy i kręcić się przy filmie. Pracowałam z wieloma świetnymi reżyserami, ale spotkałam się też z wieloma luzerami, którzy wiedzieli o filmie dużo mniej niż ja. I to było frustrujące. Pracując z nimi, rzucałam pomysły, a oni brali je jak swoje i psuli. To mnie złościło, więc kiedy przez zupełny przypadek napatoczyła się okazja zrobienia filmu, spróbowałam. Dostałam taką propozycję na przyjęciu w Hollywood.
Film "Szczekać na świat" ("Bark!", inny polski tytuł: "Szczek"), reżyserski debiut Adamik, opowiada o młodej, sfrustrowanej kobiecie, która pewnego dnia zaczyna szczekać i zachowywać się jak pies. To, co w jej intencji miało być wyrazem niezgody na otaczającą rzeczywistość, przez jej najbliższych zostaje uznane za intrygujący sposób na życie. Przyjęty życzliwie przez krytykę, film trafił do konkursu głównego słynnego festiwalu Sundance, był też prezentowany na innych prestiżowych imprezach, w tym w Moskwie, Karlowych Warach i Monachium. Nazwisko Kasi Adamik znalazło się na liście dziesięciu najbardziej obiecujących młodych talentów sezonu branżowego pisma "Variety", równie wysoko ocenił jej możliwości "The Hollywood Reporter".
W roku 2002 rozpoczęła wraz z matką, Agnieszką Holland, realizację epickiego filmu kostiumowego "Janosik. Prawdziwa historia", zamierzonego jako największa koprodukcja polsko-słowacko-czeska w historii kontaktów tych kinematografii. Niestety, projekt upadł z przyczyn finansowych - został ukończony dopiero w 2009 roku, wzbudzając liczne kontrowersje. Punktem wyjścia filmu były autentyczne dokumenty procesowe z roku 1713 - daleko odbiegające od podtrzymywanej po obu stronach Tatr romantycznej legendy o zbójniku, który rabował bogatych, by dawać biednym. Adamik mocno broniła dwoistości postaci swego bohatera, mówiąc w wywiadzie dla "Dużego Formatu":
Wyszywane spodnie, wysokie kapelusze harnasiów nie istniały w czasach Janosika. Nie używali kolorowych nitek. Ich swetry wyglądały jak Zara, dzisiejszy młodzieniec mógłby się w to ubrać. Bardzo cool. Lubię, gdy w filmach historycznych kostium nie wpisuje się w kliszę epoki. Przecież ubrania, które nosimy, nigdy nie są całkiem współczesne, zgodne z modą, tak jak mebli w mieszkaniu nie wymienia się co parę lat.
Praca nad filmem była dla niej niezwykle cennym doświadczeniem. W tym samym wywiadzie wspomina:
Robiłam dokumentacje, castingi. Przedtem zrobiłam w Stanach tylko jeden mały film, a tu - superprodukcja, przestrzeń, opowiadanie obrazem. (...) Był rozmach: helikoptery, kaskaderzy. Stosowaliśmy różne domowej roboty środki, żeby kamera podnosiła się do góry, jeździła, wieszaliśmy operatora na linie... A równocześnie - kameralne środki opowiadania. Kamera z ręki, blisko człowieka, w ruchu.
Epicki oddech i produkcyjny rozmach każe patrzeć na "Janosika. Historię prawdziwą" jak na współczesne widowisko. Jednocześnie, jak zauważyła na łamach miesięcznika "Kino" Bożena Janicka:
Jura Janosik ma pewną cechę: jego problemem ukrytym najgłębiej jest poczucie przynależności, któremu towarzyszy poczucie wyobcowania. Jako jedyny w tej gromadzie umie czytać; opanował klasyczne zasady szermierki i potrafi popisać się przed swoimi, wygrywając pojedynek z zawodowym oficerem; dziewczyna, w której się zakochał i chce się z nią ożenić, nie jest prostą góralką, lecz córką pastora. A jednocześnie bohater filmu Agnieszki Holland - i Kasi Adamik - wie, że tylko wśród swoich, nawet jeśli myślą inaczej niż on, jest naprawdę sobą. Wewnętrzne rozdarcie Janosika - i wielu artystów.
Czekając na możliwość ukończenia "Janosika" Kasia Adamik zajęła się realizowaniem telewizyjnych seriali. Wraz z Agnieszką Holland i Magdaleną Łazarkiewicz, siostrą Agnieszki, nakręciła bodaj pierwszy na polskim rynku telewizyjnym serial z gatunku political fiction – "Ekipa" (2007), ukazujący mechanizmy sprawowania władzy w dojrzałej demokracji, pod wieloma względami będącej odbiciem polskiej sceny politycznej. Tadeusz Sobolewski pisał na łamach "Wyborczej":
Filmowe próby uprawiania polityki po roku 1989 były nieśmiałe lub nieudane. "Ekipa" przekracza tabu - dobiera się do władzy, patrząc na nią nie z dołu i nie przez alegorie jak w latach 70., ale wprost i od środka. Tak jakbyśmy to my sami mieli podjąć ciężar rządzenia. Jak film potrzebuje wiodącego bohatera, tak polityce potrzeba przywódcy, który będzie prawdziwym mężczyzną. Nie wodzem - ale postacią spolegliwą, kimś, na kim się polega.
Kasia Adamik zaangażowała się także w inne seriale - pracowała nad trzecią serią kultowego serialu policyjnego "Pitbull" (2008) oraz nad nowatorskim na polskim rynku serialem "Naznaczony" (2009), próbującym nawiązać do formuły światowego przeboju "Z archiwum X" (2009). Przede wszystkim jednak nakręciła swój drugi film kinowy - "Boisko bezdomnych" (2008). Jest to opowieść zaczerpnięta z życia, osnuta wokół odbywających się regularnie piłkarskich mistrzostw świata ludzi bezdomnych, w których drużyna polska odgrywa znaczącą rolę. Film Adamik tworzy (fikcyjną) historię powstania drużyny piłkarskiej, złożonej z warszawskich bezdomnych. Jej grającym trenerem jest były piłkarz, którego karierę przerwała kontuzja, zaś brak umiejętności dostosowania się do życia w zmieniającej się rzeczywistości doprowadził do społecznego upadku. Powrót na boisko i stworzenie drużyny jest dla niego szansą powrotu do społeczeństwa, z której - jak się okaże - wbrew swoim obawom potrafi skorzystać. Zalety filmu tak przedstawia Agnieszka Jakimiak na łamach miesięcznika "Kino":
Kolejna opowieść o społecznym marginesie, przepełniona wiarą, że oko kamery to najlepszy środek do zajrzenia w zakamarki szarej rzeczywistości. I znowu kino ma stać się ostoją dla iluzji realizmu i obiektywizmu, znów jest ostentacyjnie i jednoznacznie zaangażowane i po raz kolejny rości sobie prawo do dydaktyzmu. Jakimś cudem (a być może po prostu dzięki reżyserskiemu talentowi) Kasia Adamik omija większość z grożących pułapek i nie wpada ani w naiwny, ani w moralizatorski ton.
Film był prezentowany na wielu festiwalach w kraju i za granicą - swoją nagrodę przyznała mu publiczność festiwali w Gdyni i Chicago. Kasia Adamik zajmuje się także realizacją telewizyjną, między innymi nadzorowała rejestrację głośnego spektaklu Jana Klaty, inscenizacji "Hamleta" w gdańskim Teatrze Wybrzeże (2006), wystawionego w halach Stoczni Gdańskiej. Ponadto współpracuje przy realizacji filmów reklamowych i wideoklipów. Firma producencka Warsaw Pact, której jest udziałowcem, była polskim koproducentem głośnego filmu "Bracia Karamazow" (2008).