Її виховання взяли на себе дядько, герцог Олбані, який влаштувався у Ватикані в травні 1520 року, двоюрідна бабця — Лукреція Сальванатті та тітка — Клариса Строцці. Разом із Катериною виховувались два позашлюбні сини представників клану Медічі: Іполіт (1511 р.н.), син Джуліано та однієї з пезарських дам та Алесандро на прізвисько «Морро» (1512 р.н.). Останній вважався зведеним братом Катерини, та скоріш за все він був позашлюбним сином дядька Катерини — Джуліо Медічі (майбутнього папи Климента VII) та жінки низького походження.