Urodziła się w Genui w 1447 roku jako ostatnia z pięciorga rodzeństwa. Matka zapewniła dzieciom tak głębokie wychowanie religijne, że starsza z dwóch córek została zakonnicą. Pochodziła z rodziny genueńskich gwelfów, która wydała dwóch papieży oraz wielu innych dostojników kościelnych i świeckich. Od najmłodszych lat prowadziła głębokie życie religijne. Kiedy dorastała zmarła jej matka i bardzo pragnęła wtedy wstąpić do klasztoru, jednak nie została przyjęta, ze względu na młody wiek -13 lat. Gdy skończyła 16 lat, wbrew jej woli, ojciec wydał ją za mąż za genueńskiego gibelina, aby pojednać zwaśnione rody. Małżeństwo to nie było udane, gdyż mąż był człowiekiem niewiernym, miał pięcioro nieślubnych dzieci i był hazardzistą. Katarzyna żyła wówczas w głębokim osamotnieniu i przygnębieniu, potem zaczęła szukać pociechy, prowadząc światowe życie towarzyskie. 11 marca 1473 roku doznała łaski nawrócenia i przemiany, kiedy odwiedziła u kanoniczek swoją siostrę. Ta niespodziewanie zaproponowała jej odprawienie spowiedzi generalnej u kapelana sióstr. Była ta spowiedź tak potężna, że kiedy uklękła przed kapłanem, zemdlała. Miała wizje: "...W tej bowiem chwili zjawił się jej Chrystus z krzyżem, a tak wiele płynęło z Niego krwi, że cała kaplica wydawała się jej pełna. Poczuła tak wielki żal za grzechy, że była gotowa całemu światu wyznać swoje winy. Gdy znów uklękła przed kapłanem jej serce — jak pisze — «zostało zranione olbrzymią miłością Bożą»..." Odtąd zaczęła życie pełne pokuty. Została tercjarką franciszkańską. Modlitwy łączyła z surowymi postami, nosiła zgrzebne szaty. Skoncentrowała się na posługiwaniu chorym. Miewała częste widzenia Chrystusa. Za zgodą spowiednika codziennie przyjmowała Komunię św. (co było wtedy rzadkością). Swoimi modłami uprosiła nawrócenie dla męża, który następnie wstąpił do III Zakonu św. Franciszka i wraz z nią opatrywał biedaków w szpitalu. W 1490 roku objęła kierownictwo szpitala. Opiekowała się chorymi w czasie zarazy w latach 1497 do 1501. Sama też zachorowała, ale z wolna wróciła do zdrowia. Gdy mąż zmarł w 1497 roku otrzymała nadprzyrodzone zapewnienie o jego zbawieniu. Od 1499 roku Katarzyna nie praktykowała już swych nadzwyczajnych postów. Poddała się stałemu kierownictwu duchowemu, które objął Kajetan Marabotto, jej przyszły biograf i herold jej duchowego posłannictwa. Wówczas też wokół niej zgromadziła się niewielka grupa przyjaciół, mających podobne co ona dążenia duchowe.
Zmarła 15 września 1510 roku, po kilkuletniej chorobie, która przysporzyła jej wielu cierpień. Kanonizował ją papież Klemens XII w 1737 roku. Jest patronką Genui i współpatronką chorych, obok św. Kamila de Lellis i św. Jana Bożego. Pozostawiła wiele pism ascetycznych i mistycznych, spośród których najbardziej znane to "Życie i nauka", "Dialog między duszą a ciałem, miłość własna, duch, ludzkość i Bóg" oraz "Traktat o czyśćcu". W pismach tych pierwsza określiła cierpienia zmarłych w czyśćcu jako "mękę i żar miłości".