Fue hija de Francisco Balzac d'Entragues y su esposa Marie Touchet.
Ambiciosa, bella e intrigante, logró convertirse en su adolescencia en amante de Enrique IV.
Esto condujo a varias discusiones en la corte cuando el rey contrajo matrimonio poco después con María de Médici.
Sintiéndose despechada y traicionada, tomó parte en una conspiración contra el rey en 1608, siendo levemente castigada cuando el complot fue frustrado.
Catalina se vio posteriormente involucrada en las intrigas españolas que precedieron al asesinato del rey en 1610.