Francuska kraljica (1547.-1559.) i majka posljednja tri francuska kralja iz obitelji Valois. Bila je glavna snaga u francuskoj politici trideset godina u vrijeme katoličko-hugenotskih ratova i poticateljica masakra na dan sv. Bartolomeja (tzv. Bartolomejska noć). Rođena je
13. travnja 1519. u Firenzi kao kćerka vojvode Lorenza II od Urbina i prapraunuka fiorentinskog vladara Lorenza de' Medicija zvanog Lorenzo Veličanstveni. Dva tjedna nakon rođenja umire joj majka, a nakon nepuna tri mjeseca umire joj i otac. Skrb o maloj Katarini preuzima baka Alfonsina Orsini.
Posredovanjem pape Klementa VII 28. listopada 1533. u marsejskoj katedrali udala se za vojvodu od Orléansa, koji će postati francuski kralj (1547.) pod imenom Henrik II. Za vrijeme vladavine svoga muža i njezina prvog sina Franje II nije imala velik utjecaj, ali je nakon sinovljeve smrti 1560. vlast u potpunosti došla u njene ruke. Kao regent vladala je u ime svog drugog sina Charlesa IX sve dok nije 1563. postao punoljetan, a ona je nastavila dominirati nad svojim sinom cijelo vrijeme njegove vladavine.
U svojem nastojanju da očuva kraljevsku vlast pod svaku cijenu Katarina svoje je snage posvetila održavanju ravnoteže između protestantske skupine zvane Hugenoti, kojoj je na čelu bio francuski vojni lider Gaspard de Coligny te rimokatoličke grupacije koju je predvodila moćna kuća Guise. Za vrijeme vjerskih ratova koji su počeli 1562. Katarina, rimokatolkinja, najčešće je podržavala katolike. Ali ponekad kada je to bilo politički korisno podržavala je Hugenote. Njezine političke manipulacije također su se odrazile na osobne poslove njezine obitelji. Godine 1560. dogovorila je da njezina kćerka Elizabeta od Valoisa postane treća supruga moćnog rimokatoličkog kralja španjolske Filipa II. Dvanaest godina kasnije (1572.) našla je za shodno da uda svoju drugu kćerku Margaretu od Valoisa za protestantskog kralja Henrika od Navarre, koji je kasnije postao Henrik IV, kralj Francuske.
Kada je 1572. primjetila da Hugentoti imaju rastući utjecaj na njenog sina Charlesa, francuskog kralja, organizirala je zavjeru koja je dovela do ubojstva protestantskog vođe Colignya i pogubljenima Hugenota u masakru na dan sv. Bartolomeja (24. kolovoza). Ta je noć ostala upamćena u francuskoj, ali i svjetskoj, povijesti kao jedna od najkrvavijih. Kako bi bilo što više pobijenih protestanata zatvoreni su svi ulazi u Pariz i konačni rezultat je bio oko 50.000 ubijenih Hugenota. Prema jednom svjedočanstvu Katarina i njezine sluge sa svojih su prozora promatrali neka od ubojstava. Krvavi pohod nije se tu zaustavio već se raširio diljem cijele Franucuske i prestao je tek 17. rujna, a broj žrtava popeo se, procijenjuj se, na oko 70.000 ljudi.
Baveći se politikom koristila se lažima, prijevarama i umorstvima. Kod umorstava znala se poslužiti i otrovom. Za vrijeme svog boravka u Italiji naučila je podosta o ubojstvima pomoću otrova te je tako znala da je otrov najbolje stavljati u hranu, posebice meso, ali i na knjige. Zbog toga ju je pratio nadimak Trovačica.
Nakon smrti Charlesa 1574. na vlast je došao njezin treći sina Henrik III koji je uspio obuzdati majčinu moć i utjecaj tako da je u političkom smislu Katarinina sve više slabila. Umrla u mjestu Blois (Francuska) 5. siječnja 1589. od upale pluća. Daleko od njene političke uloge Katarina je bila pokrovitelj umjetnosti. Posebice ju je zanimala arhitektura. Njena osobna knjižnica sadrži bezbrojne rukopise, koji su postali čuveni u renesansnoj Francuskoj.