Tras la muerte de Magdalena en 1519 Catalina se casó con Giovanni al año siguiente.

En efecto, ésta había solicitado la ayuda del Duque de Urbino prometiendo a Giulia en matrimonio con su hijo Guidobaldo una vez que la niña cumpliera los 14 años.

Viajó a Roma en 1525 para recibir el consenso del sumo pontífice, pero debió conformarse solamente con promesas e incluso fue encarcelado por su superior cuando retornó al convento.

Penetró con poco armamento en el Palacio Ducal, hizo prisioneras a Catalina y a su nuevo amante Pietro Mellini, pero no consiguió hacerse con la pequeña Giulia, que estaba custodiada dentro de los muros de la ciudad.

Al morir Clemente VII en septiembre de 1534 Catalina se ve frente a nuevos contratiempos.

La pérdida del tío protector la pone en una situación complicada, ya que el nuevo Pontífice, fuera quien fuera, se opondría a las nupcias de Giulia para poder favorecer a su propia con el Ducado de Camerino.

Ante tal escenario, Francesco Maria della Rovere impone la celebración inmediata del matrimonio a cambio de la restitución íntegra de la dote que Catalina le había pagado.

Frecuentó a otros intelectuales, humanistas y religiosos que aspiraban a una profunda reforma de la Iglesia, muchos rayando en la herejía, como el Cardenal Reginald Pole, Federico Fregoso y el Obispo Juan Mateo Giberti.