Den 14 månader gamla tabbyn och vit kallad Pumbaa hittades blödande i en Peterborough gränd på lördag.
Såret var så djupt att veterinären inte kunde operera innan Pumbaa dog.
En andra katt - Mischief - sköts av ett luftgevär i ett område nära där Pumbaa knivhöggs, enligt RSPCA.
Det är oklart om de två incidenterna hänger samman.
RSPCA inspektör Justin Stubbs sa: "Det var två chockerande och totalt meningslösa attacker."
Pumbaas ägare, Kirsty Cracknell, 29, på Croyland Road, sade: " Jag är fullständigt förkrossad över Pumbaa - han var en så uppblåst liten mumies pojke. Jag förväntar mig att han ska hoppa genom fönstret.
"Det som särskilt krossar mitt hjärta är att jag tror att han måste ha varit på väg hem till mig, med tanke på var han hittades."
En katts död efter att ha knivhuggits med en skruvmejsel har gett upphov till en RSPCA vädjan om information i Cambridgeshire.