בעוד שכמה מחברים טענו שקתרין הוזנחה בילדותה על ידי אמה, בדיקה מודרנית יותר של העדויות מעידה אחרת. לפי החשבונות הכספיים של אמה, נרכשו צעצועים כיאה לנסיכה צרפתייה, סופקו טקסטים דתיים וקתרין נשלחה למנזר בפואסי כדי לקבל חינוך דתי.
נישואים מלכותיים
הנרי החמישי יצא למלחמה עם צרפת, וגם לאחר הניצחון באז'נקור, התוכניות לנישואים נמשכו. אמרו על קתרין שהיא הייתה מאוד מושכת, וכשהנרי פגש אותה סוף סוף במיילן, הוא התאהב בה. במאי 1420, נערך הסכם שלום בין אנגליה לצרפת, הסכם טרואה, ושארל הכיר בהנרי מאנגליה כיורשו. קתרין והנרי נישאו בקתדרלת טרואה ב-2 ביוני 1420. קתרין נסעה לאנגליה עם בעלה החדש והוכתרה למלכה במנזר וסטמינסטר ב-23 בפברואר1421. ביוני 1421 חזר הנרי לצרפת כדי להמשיך במסעות הצבא שלו.
בשלב זה, קתרין הייתה מספר חודשים להריונה וילדה בן בשם הנרי ב-6 בדצמבר1421 בווינדזור. בעלה מעולם לא ראה את ילדם. במהלך המצור על מו, הוא חלה ומת ב-31 באוגוסט1422, רגע לפני יום הולדתו ה-36. קתרין לא הייתה עדיין בת 21 ונשארה כמלכה האלמנה. שארל השישי מת כמה חודשים לאחר הנרי החמישי, מה שהפך את הנרי השישי הצעיר למלך אנגליה וצפון צרפת הכבושה בידי האנגליה. קתרין חיבבה את בנה במהלך ילדותו המוקדמת.
מערכת יחסים עם אוון טיודור
קתרין הייתה עדיין צעירה ויכלה עוד להתחתן, מקור לדאגה לגיסה המפרי, דוכס גלוסטר, האפוטרופוס של בנה. שמועות רבות שקתרין תכננה להינשא לאדמונד בופורט, רוזן מורטן, בן דודו של בעלה המנוח. עם זאת, הדוכס מגלוסטר התנגד בתוקף, והפרלמנט של 1427–1428 העביר הצעת חוק שקבעה שאם המלכה האלמנה תתחתן בשנית ללא הסכמת המלך, בעלה יפסיד את אדמותיו ורכושו, אם כי ילדים מהנישואים לא יספגו עונש. הסכמתו של המלך הייתה מותנית בכך שיגיע לבגרותו. באותה תקופה היה המלך רק בן שש.
קתרין התגוררה בביתו של המלך, ככל הנראה כדי שתוכל לטפל בבנה הצעיר, אך ההסדר איפשר גם לחברי המועצה לשמור על המלכה האלמנה בעצמה. אף על פי כן, קתרין נכנסה למערכת יחסים מינית עם הוולשיאוון מרדית' טיודור, אשר ב-1421, בצרפת, היה בשירותו של השמש של הנרי החמישי סר וולטר הונגרפורד. טיודור מונה כנראה לשומר על משק הבית או המלתחה של קתרין. מערכת היחסים החלה כאשר קתרין גרה בטירת וינדזור, והיא נכנסה להריון עם ילדם הראשון שם. בשלב מסוים, היא הפסיקה לחיות בביתו של המלך, ובמאי 1432, הפרלמנט העניק לאואן זכויות של אנגלי. זה היה חשוב בגלל החוקים של הנרי הרביעי המגבילים את זכויותיהם של וולשים.
אין תאריך ידוע לנישואיה של קתרין לאוון, ובכל זאת אין ראיות בו-זמנית לכך שתוקפם של הנישואים והלגיטימיות של ילדיה הוטלו בספק בחוק החילוני או הקנוני. ממערכת היחסים של אוון טיודור והמלכה קתרין השתלשלה שושלת טיודור של אנגליה, החל מהמלך הנרי השביעי. היסטוריונים של בית טיודור טענו שאוון וקתרין היו נשואים, שכן נישואיהם החוקיים הוסיפו כבוד וקשרים מלכותיים חזקים יותר לטענות שושלת טיודור.
לאוון וקתרין היו לפחות שישה ילדים. אדמונד, ג'ספר ואדוארד נולדו כולם מחוץ לבית המלוכה. הייתה להם בת אחת, מרגרט, שהפכה לנזירה ומתה צעירה.
מותה ולאחר מכן
קתרין מתה ב-3 בינואר1437, זמן קצר לאחר הלידה, בלונדון, ונקברה בקפלת "הגברת הזקנה" של מנזר וסטמינסטר. אף על פי שתאריך המוות אינו מוטל בספק, הסיבה היא, עם מספר שווה של רישומים לפיהם היא לא מתה כתוצאה מהלידה, אלא נכנסה למנזר ברמונדי, אולי חיפשה תרופה למחלה שהטרידה אותה במשך תקופה. היא ערכה את צוואתה רק שלושה ימים לפני מותה. כעת היא קבורה במנזר וסטמינסטר בקפלת הצ'אנטרי של הנרי החמישי. לאחר מותה, אויביה של קתרין החליטו לצאת נגד אוון על הפרת חוק הנישואין מחדש של המלכה האלמנה. אוון הופיע בפני המועצה, נעצר לאחר מכן ונלקח לכלא ניוגייט. הוא ניסה להימלט מכלא ניוגייט בתחילת 1438 ובסופו של דבר הגיע לטירת וינדזור ביולי אותה שנה.
בינתיים, שני הבנים הגדולים של אוון וקתרין, אדמונד וג'ספר, הלכו להתגורר עם קתרין דה לה פול, אם המנזר של ברקינג, ואחותו של ויליאם דה לה פול, הדוכס הראשון מסאפוק. זמן מה לאחר 1442, המלך (אחיהם למחצה) נטל תפקיד בגידולם. אוון, אביהם, שוחרר בסופו של דבר בערבות של 2000 פאונד, אך זכה לחנינה בנובמבר 1439 (והערבות בוטלה ב-1440). אוון זכה ליחס טוב לאחר מכן והיה בן ביתו של המלך עד אמצע שנות ה-1450. הוא חי עד 1461, אז הוצא להורג על ידי היורקיסטים בעקבות קרב צלב מורטימר בהרפורדשייר. בניהם קיבלו מעמד רוזנות על ידי בנה של קתרין, המלך הנרי השישי. אדמונד התחתן עם מרגרט בופורט, צאצאית של ג'ון מגונט, שבעקבותיו הייתה לו תביעה רחוקה אך שנויה במחלוקת לכס המלכות; בעקבות חיסולם במלחמה של רוב המועמדים האחרים, הפך בנם למלך הנרי השביעי.