凯瑟琳·德·美第奇于1519年4月13日出生于佛罗伦斯共和国的佛罗伦斯，是乌尔比诺公爵洛伦佐二世·德·美第奇和妻子布伦女伯爵马德莱娜·德·拉图尔·德·奥弗涅的独生女。作为法国国王弗朗索瓦一世和洛伦佐的叔叔罗马教皇利奥十世反对神圣罗马皇帝马克西米利安一世的同盟条约的一部分，这对年轻的夫妇前年在安布瓦斯结婚。据一位当时的编年史家说，凯瑟琳出生时，她的父母“像有了个男孩一样高兴”。

在凯瑟琳出生后的一个月内，她的父母便都去世了：马德莱娜于4月28日死于产褥热或瘟疫，洛伦佐于5月4日去世。其父乌尔比诺公爵的头衔则由弗朗切斯科·马里亚一世·德拉罗维尔继承。法国国王弗朗索瓦一世希望凯瑟琳在法国宫廷内长大，但教皇利奥十世却对她另有安排。凯瑟琳最初由她的祖母阿方西娜·奥尔西尼（皮耶罗·德·美第奇的妻子）照顾。当祖母于1520年去世后，凯瑟琳又和她的表亲们一起由她的姑姑克拉丽斯·德·美第奇抚养。1521年教皇利奥十世去世，短暂中断了美第奇家族在教廷的权力，直到1523年红衣主教朱利奥·德·美第奇当选为教皇克雷芒七世。克雷芒七世将凯瑟琳安置在佛罗伦斯的美第奇-里卡迪宫。佛罗伦斯人民称她为“duchessina（“小女公爵”）”，以遵从她对乌尔比诺公爵的头衔未被承认的主张。

1527年，克雷芒七世在佛罗伦斯的统治被由红衣主教西尔维奥·帕塞里尼领导的敌对派系推翻，凯瑟琳被扣为人质，并被安置在一系列修道院中。凯瑟琳在最后一个修道院内待了三年，马克·斯特拉格把这些年描述为“她一生中最快乐的时光”。为了东山再起，别无选择的克雷芒只好将查理五世加冕为神圣罗马帝国皇帝。1529年10月，查理五世的军队包围了佛罗伦斯。随着围攻的持续，有人要求杀死凯瑟琳，让她赤身露体，用铁链拴在城墙上。有人甚至建议把她交给军队蹂躏。叛军最终于1530年8月12日投降。克雷芒把凯瑟琳从她心爱的修道院里召出来，到罗马与他会合，他张开双臂，热泪盈眶地迎接她。然后，克雷芒便开始为凯瑟琳寻找配偶。

凯瑟琳在罗马时，威尼斯特使将她描述为“身材矮小且瘦削，没有精緻的容貌，但有美第奇家族特有的突出的眼睛”。然而，求娶凯瑟琳的人却排起了长队，其中包括苏格兰国王詹姆斯五世，1530年4月，詹姆斯五世将奥尔巴尼公爵约翰·斯图尔特送到了克雷芒面前，两人于11月缔结了婚约。但是，当1533年初法国国王弗朗索瓦一世为他的次子，奥尔良公爵亨利求娶凯瑟琳时，克雷芒迫不及待地接受了这个提议。

1533年10月28日，凯瑟琳和亨利在马赛的举行了一场盛大的婚礼。亨利与凯瑟琳跳舞，并为她进行马上长矛比武。这对14岁的夫妇在午夜离开婚礼舞会，履行婚姻的职责。亨利和国王弗朗索瓦一世一道来到卧室，据说弗朗索瓦一直待在卧室里直到圆房结束。他指出，“在骑马比武中每个人都表现英勇。”克雷芒在第二天早上看望了在床上的新婚夫妇，并在晚上的活动中为他们祝福。凯瑟琳在结婚的第一年很少见到她丈夫，但宫廷的女士们对她很好，她们对凯瑟琳的聪颖和讨人喜爱的热忱印象深刻。然而，教皇克雷芒七世于1534年9月25日去世，这动摇了凯瑟琳在法国宫廷内的地位。继任教皇保罗三世打破了与法国的联盟并且拒绝支付凯瑟琳的巨额嫁妆。弗朗索瓦一世悲叹道：“那个女孩赤裸裸地来到了我的身边。”亨利对妻子凯瑟琳不感兴趣；相反，他公开拥有了情妇。在婚姻的头十年里，凯瑟琳没有生育任何孩子。1537年，亨利的一个情妇菲利帕·迪西为亨利生下了一个女儿，这个女孩得到了亨利的公开承认。此事证明了亨利具有生育能力，并且给凯瑟琳增加了生育的压力。

1536年，亨利的哥哥弗朗索瓦在一场网球比赛后着凉，发烧，不久就去世了，亨利成为了继承人。作为王太子妃，凯瑟琳有望成为未来的王后。根据宫廷年代记编者皮埃尔·德·布尔代耶的记录：“许多人以延续法国国祚为由，建议国王和王太子与凯瑟琳断绝关係。”离婚问题开始被探讨。绝望中的凯瑟琳尝试了所有已知的怀孕偏方。1544年1月19日，凯瑟琳终于生了一个儿子，并以弗朗索瓦一世国王的名字命名。经历了首次怀孕的凯瑟琳在生育方面再也没有出现任何问题。凯瑟琳可能要将其命运的转变归功于医生让·费内尔，他注意到了这对夫妇的性器官具有轻微的异常并且告诉他们如何解决这一问题。凯瑟琳很快又怀孕了，1545年4月2日她生了一个女儿，伊莉莎白。之后，她又和亨利生育了8个孩子，其中6个在婴儿时期倖存了下来。然而，凯瑟琳生子的能力并没有改善她的婚姻状况。1534年，38岁的黛安·德·迪波耶成为了15岁的亨利的情妇，亨利余生都很爱慕她。儘管如此，亨利还是尊重凯瑟琳作为其配偶的地位。当弗朗索瓦一世于1547年3月31日去世后，凯瑟琳成为了法国王后。1549年6月10日，凯瑟琳在圣但尼圣殿加冕。

亨利几乎不允许作为王后的凯瑟琳有任何政治影响力。虽然凯瑟琳有时在亨利离开法国期间担任摄政王，但她的权力完全是名义上的。亨利把凯瑟琳自己想要的舍农索城堡送给了黛安·德·迪波耶，并给了黛安众多的权利。王室大使报告说，在客人面前，亨利会坐在黛安的腿上弹吉他，谈论政治，或者抚摸她的胸部。黛安从来没有把凯瑟琳当作威胁。她甚至鼓励国王多花些时间和凯瑟琳待在一起并多生几个孩子。1556年，凯瑟琳在生育双胞胎女儿维多利亚和若昂的时候差点死去。外科医生打断了已经死去的若昂在其子宫内的双腿，救了她一命。倖存的女儿维多利亚也在七周后去世。自此凯瑟琳再未生育。

亨利的统治也见证了吉斯兄弟的崛起，亨利童年时代的朋友弗朗索瓦·德·洛林成为了吉斯公爵，弗朗索瓦的弟弟夏尔·德·洛林则成为了红衣主教。他们的姐姐玛丽·德·吉斯于1538年嫁给了苏格兰国王詹姆斯五世，生下了苏格兰女王玛丽一世。玛丽一世5岁半时就被带到法国宫廷，成为了法国王太子弗朗索瓦的未婚妻。凯瑟琳在法国宫廷将玛丽和自己的孩子们一起抚养长大，而玛丽·德·吉斯则作为她女儿的摄政王统治着苏格兰。

1559年4月3日至4日，亨利与神圣罗马帝国和英格兰签署了卡托康布雷西和平协定，使漫长的义大利战争告一段落。该条约还确定让凯瑟琳13岁的女儿伊莉莎白·德·瓦卢瓦与西班牙国王腓力二世订婚。他们的代理婚礼于1559年6月22日在巴黎举行。庆祝活动包括庆典、舞会、假面舞会和为期五日的马上长矛比武。亨利也参加了马上长矛比武，他打败了吉斯公爵和内穆尔公爵，但年轻的蒙哥马利伯爵加布里埃尔却将亨利从马鞍上打下了一半。亨利坚持要再次对阵蒙哥马利伯爵，但这一次，蒙哥马利的长矛刺在了国王的脸上并且将长矛刺碎了。亨利摇摇晃晃地离开交锋，他满脸是血，眼睛和头上都是“大得很”的碎片。凯瑟琳、黛安和王太子弗朗索瓦都晕倒了。亨利被带到了舍农索城堡，在那里从他的头上提取了五片木头碎片，其中一片穿透了他的眼睛和大脑。凯瑟琳待在亨利的床边，但远离的黛安很“害怕”，用一位编年史家的话说，“怕被王后驱逐”。在接下来的十天里，亨利的状态起起伏伏。有时他甚至觉得自己可以口授信稿和听音乐。然而，慢慢地，他丧失了视力、语言和理智，亨利最终于1559年7月10日去世，年仅40岁。从那天起，凯瑟琳就拿一根断了的长矛作为纪念，上面刻着“我的眼泪和痛苦由此而来”，并穿着黑色的丧服悼念亨利。

弗朗索瓦二世于十五岁时成为法国国王。在这场所谓的政变中，吉斯公爵的外甥女——苏格兰女王玛丽一世，在亨利二世死后的第二天嫁给了弗朗索瓦二世，并且很快，这对年轻夫妇一起搬进了罗浮宫。几天后，英国大使报告说，“吉斯家族统治着法国国王”。就目前而言，凯瑟琳出于必要不得不与吉斯家族的成员共事。由于弗朗索瓦二世的年纪已经大到能够亲政，因此凯瑟琳在弗朗索瓦的政府中并没有明确的地位。然而，弗朗索瓦的所有官方命令都是以“这得到了王后，我母亲的乐意，我也赞同她所持的每一个意见，满足并命令…”为开头。凯瑟琳毫不犹豫地利用她的新权威。她做的第一件事就是强迫黛安·德·波迪耶交出王室珠宝和归还舍农索城堡。后来她尽了最大的努力抹去黛安在舍农索城堡的痕迹。吉斯兄弟开始迫害新教徒。凯瑟琳採取了温和的姿态并且发言反对吉斯兄弟的迫害，不过她对胡格诺派也没有特别的同情，凯瑟琳也从未支持过他们的信仰。新教徒们首先向第一血亲王公纳瓦拉国王安托万·德·波旁寻求帮助，然后更成功地获得了安托万的弟弟孔代亲王路易一世·德·波旁的领导，孔代亲王更是为胡诺格派密谋用武力推翻吉斯兄弟的计画提供支持。当吉斯兄弟听闻胡诺格派的阴谋后，便将宫廷转移到了修筑了防御工事的昂布瓦斯城堡。吉斯公爵向城堡附近的树林发起了攻击。他的部队使叛军大吃一惊，当场杀死了许多叛军，其中包括指挥官拉勒诺迪。其他叛军则被淹死在河中，或在城堡的雉堞周围紧张不安，而凯瑟琳和其他宫廷成员则在一旁观看。

1560年6月，米歇尔·德·洛皮塔尔被任命为首席法官。他试图寻求法国宪法机构的支持，并与凯瑟琳密切合作，在日益严重的无政府状态下捍卫法律的尊严。他们都认为没有必要处罚那些私下礼拜并且未曾拿起武器的新教徒。1560年8月20日，凯瑟琳和首席法官在枫丹白露的名人会议上提倡这一策略。历史学家把这一事件看作是凯瑟琳拥有政治家风範的早期範例。与此同时，孔代亲王组建了一支军队，并在1560年秋开始攻击南方的城镇。凯瑟琳命令孔代亲王返回宫廷，当他一到凯瑟琳就把他关进了监狱。孔代亲王于11月受审，最后因侵犯王权罪被判处死刑。但弗朗索瓦二世国王的病和死却救了他一命。当凯瑟琳意识到弗朗索瓦因耳部感染或脓肿将要死去时，她与安托万·德·波旁签订了一项协定，通过该协定，安托万将放弃对未来国王查理九世的摄政权，以换取释放他的弟弟孔代亲王。因此，当弗朗索瓦于1560年12月5日去世后，枢密院任命凯瑟琳为拥有庞大权利的法国管理者（gouvernante de France）。凯瑟琳在写给女儿伊莉莎白的信中说道：“我的主要目的是凡事尊重上帝和维护我的权威，而不是为了我自己，而是为了保护这个王国和你所有兄弟的利益。”

起初，凯瑟琳与在加冕礼上哭泣的九岁国王关係密切，并且在他的房间里入睡。她主持他的议会，以他的名义制定政策并且控制了国家的贸易和任免权。然而，她从未真正掌控这个正处于内战边缘的国家。在法国的许多地方，贵族的统治凌驾于王权之上。凯瑟琳面临的挑战错综複杂，在某些方面是她作为一个外国人很难理解的。她召集了双方的教会领袖，试图解决天主教徒和胡格诺派的教义分歧。儘管她很乐观，但这场在普瓦西的会谈在1561年10月13日以失败告终，而且在未经凯瑟琳允许的情况下就自行解散了。凯瑟琳之所以失败是因为她只看到了政治上的宗教分歧。用历史学家R.J.克内克特的话来说，“她低估了宗教信仰的力量，以为自己只要获得了党派领导人的赞同，一切就都会好起来。”1562年1月，凯瑟琳颁布了《圣日耳曼宽容法令》，试图与新教徒弥合分歧。然而，1562年3月1日，在一场被称为瓦西大屠杀的事件中，吉斯公爵和他的部下在瓦西的一个穀仓里袭击了信奉胡格诺派的民众，造成74人死亡，104人受伤。吉斯公爵称这场大屠杀为“一次可悲的意外”，他在巴黎街头被当作英雄喝彩，而胡格诺派则呼吁复仇。大屠杀点燃了引发法国宗教战争的导火索。在接下来的30年里，法国一直处于内战或武装休战的状态。

孔代亲王路易一世·德·波旁和加斯帕尔·德·科利尼在一个月内组建了1800人的军队。他们与英国结盟，一个接一个的占领法国城镇。凯瑟琳与科利尼接触，但他拒绝退让。因此，凯瑟琳告诉科利尼：“既然你依靠你的军队，那我们将向你展示我们的军队。”王室军队迅速反击，包围了胡诺格派控制的鲁昂。凯瑟琳探望了濒临死亡的纳瓦拉国王安托万·德·波旁，之后安托万就不幸地被一把火绳钩枪射死。凯瑟琳坚持要亲自去实地考察，当被警告有危险时，她笑道：“我的勇气和你的一样大。”天主教徒占领了鲁昂，但他们的胜利是短暂的。1563年2月18日，在全面包围奥尔良时，一个名为让·德·波特的间谍用火绳钩枪向吉斯公爵的背后射了一枪。这起谋杀案引发了一场贵族血仇，使法国内战在未来数年变得複杂起来。然而，凯瑟琳却对她的盟友的逝世感到高兴。她对威尼斯大使说：“如果吉斯先生更早去世的话，那幺和平会更快实现。”1563年3月19日，安布瓦斯赦令的颁布结束了这场战争。之后，凯瑟琳便集结胡格诺派和天主教徒的力量从英国手中夺回勒阿弗尔。

1563年8月17日，查理九世成年，但他从未能够独立统治，而且对政府事务也没有什幺兴趣。凯瑟琳决定採取行动强制执行安布瓦斯赦令，以恢复人们对王权的忠诚。为此，她与查理和宫廷一起，开始从1564年1月到1565年5月在法国推行这一赦令。凯瑟琳在马孔和内拉克与纳瓦拉的新教女王胡安娜三世进行会谈，胡安娜也是安托万·德·波旁的妻子。她还在西班牙边境附近的巴约讷遇到了她的女儿伊莉莎白，当时他们正在参加一场奢华的宫廷庆典。腓力二世离开了庆典，他派第三代阿尔巴公爵费尔南多·阿尔瓦雷斯·德·托莱多告诉凯瑟琳废除安布瓦斯赦令并寻找惩罚性的方案解决异教徒的问题。由于长时间的法国-奥斯曼帝国联盟的存在，凯瑟琳和查理于1566年通过法国驻奥斯曼帝国大使纪尧姆·德·格朗尚·德·格拉特里向奥斯曼宫廷提出了一个计画，他们建议将法国胡诺格派教徒、法国和德国的路德会教徒重新安置在奥斯曼帝国控制下的摩尔达维亚，以形成一个军事殖民地和缓冲区来对抗哈布斯堡家族。这一计画还有一个额外的优势，即从法国撤走的胡诺格派教徒不会对奥斯曼人产生利害关係。

1567年9月27日，胡格诺派部队突袭莫城，企图伏击国王，引发了新一轮内战。宫廷被打了个措手不及，衣衫不整地逃到了巴黎。1568年3月22日至23日期间签订的《隆格瑞莫和平协定》结束了战争，但内乱和屠杀仍在继续。莫城突袭是凯瑟琳对胡格诺派政策的转折点。从那时起，她就放弃了对镇压政策的妥协。1568年6月，凯瑟琳告诉威尼斯大使，所有对胡格诺派的期望都是谎言，她还讚扬了阿尔巴公爵在荷兰的恐怖统治，在那里，数千名加尔文教徒和反叛者被处死。胡格诺派撤退到西海岸的拉罗歇尔要塞，在那里，胡安娜三世和她15岁的儿子亨利·德·波旁加入了他们。胡安娜在给凯瑟琳的信中写道：“我们都决心去死，而不是抛弃我们的上帝和宗教。”凯瑟琳把以反抗者的姿态威胁瓦卢瓦王朝的胡安娜称为“世界上最无耻的女人”。儘管如此，由于王室军队资金枯竭，双方于1570年8月8日签订了《圣日耳曼昂莱和平协定》，胡格诺派获得了前所未有的更广泛的信仰自由。

凯瑟琳无意中给时尚带来了广泛影响。16世纪50年代，她推行在宫廷活动中排斥粗腰。和伊莉莎白的要求是一样的.此后的350年，妇女的主要方法是束腹，它由花边和鲸鬚或金属骨架构成。通过使用它妇女的正常腰围能被强迫收缩到38~43厘米甚至更细。许多女人就这幺饿死了.虽然她自己有40厘米。她的儿媳玛丽·斯图尔特（据说也是她的表妹，她俩的妈妈分别是法国的两个公主阶级，不过此说法有待进一步探讨）腰围是37厘米。

凯瑟琳·德·梅第奇成功地将长女伊莉莎白嫁给了西班牙国王腓力二世，而将第三个女儿玛格丽特·德·瓦卢瓦嫁给了亨利·德·纳瓦拉，从中缓和了和胡格诺派的矛盾。她也允许胡格诺派领袖科利尼返回宫廷。但是之后，她很快又后悔了，因为科利尼对查理九世产生了极大的影响，并使查理九世露出了独立执政的徵兆。 凯瑟琳为了恢复自己的控制，策划暗杀科利尼。在第一次行动失败后，引发了恐怖的圣巴托洛缪大屠杀。儘管凯瑟琳被谴责为这次惨案的始作俑者，但事实上她并不是发起人。1574年查理九世逝世，亨利三世继位。凯瑟琳继续她妥协让步的政策，但是她的影响已不能和她儿子相比较了。

1589年1月5日她离开了人世，相隔不久亨利也遇害身亡，美丽的玛格丽特·德·瓦卢瓦因为与丈夫亨利四世（当时还是纳瓦尔国王）离婚，仅仅保留王后头衔，且无子女。同样美丽的她的表妹德蒙庞西埃公爵夫人在和她的德吉兹公爵哥哥以及德马延公爵的政变中被杀,她勾引的国王保镖情夫并未能及时赶到去救她.瓦卢瓦家族的血脉由此断绝。

从她对艺术的品位和她对奢华的热衷来说，她是一个标準的梅第奇。1564年她在枫丹白露举办的皇家宴会以奢侈闻名。在建筑方面，她尤其精通。Philibert de l'Orme叙述她曾经和他讨论装修杜伊勒里宫的计画。凯瑟琳的政策激发了一群小册子，其中最有名的就是生活的绝妙论说，皇后凯瑟琳·德·梅第奇的行动和diportemens。

凯瑟琳在皇家布卢瓦城堡去世，现在去那里的游客可以看到她的毒药柜子(当然是导游捏造的,为了更好地骗取拍照费的噱头)。她和她的丈夫葬在圣但尼教堂的墓葬区里。

凯瑟琳1533年嫁给亨利二世，但在婚后11年，她才有了第一个孩子，此后又生了九个孩子，其中七个活到成年：