კატერინა მედიჩი დაიბადა 1593 წლის 2 მაისს ფლორენციაში. იგი იყო ტოსკანის ჰერცოგ ფერდინანდო I-ისა და მისი ცოლის, კრისტინა ლოთარინგიელის ქალიშვილი. მას სახელი დაარქვეს კრისტინას ბებიის, საფრანგეთის დედოფალ კატერინა მედიჩის პატივსაცემად. თავდაპირველად კატერინა დანიშნული იყო ინგლისის, ირლანდიისა და შოტლანდიის მეფე ჯეიმზ VI-ისა და დედოფალ ანა დანიელის უფროს ვაჟზე, უელსის პრინც ჰენრი ფრიდრიხ სტიუარტზე, თუმცა პრინცი მოულოდნელად, 1612 წელს გარდაიცვალა. 1617 წელს იგი ცოლად გაჰყვა თავის მამიდაშვილს, მანტუას ჰერცოგ ფერდინანდო გონძაგას. მიუხედავად ბედნიერი ქორწინებისა, წყვილს შვილები არ ჰყოლია. 1626 წელს დაქვრივების შემდეგ კატერინამ დატოვა მანტუა და მშობლიურ ფლორენციაში დაბრუნდა, სადაც 1627 წელს მისმა ძმის შვილმა, ჰერცოგმა ფერდინანდო II-მ მას სიენას გუბერნატორობა უბოძა. ამ ამბიდან სულ ორ წელიწადში 35 წლის კატერინა ჩუტყვავილათი გარდაიცვალა. იგი დაკრძალეს სან ლორენცოს ბაზილიკაში, თავისი ძმის, ჰერცოგ კოზიმო II-ისა და დის, ტიროლის გრაფინია კლაუდია მედიჩის გვერდით.
