Детство
Родители Екатерины — Лоренцо II, ди Пьеро, де Медичи, герцог Урбинский (12 сентября 1492 — 4 мая 1519) и Мадлен де ла Тур, графиня Оверньская (ок. 1500 — 28 апреля 1519) сочетались браком в знак союза между Королём Франции Франциском I и Папой Львом X, дядей Лоренцо, против Императора Максимилиана I Габсбурга.
Молодая чета была очень рада рождению дочери, согласно летописцу, они «были довольны так же, как если бы это был сын». Но, к сожалению, их радости не суждено было длиться долго: родители Екатерины умерли в первый же месяц её жизни — мать на 15-й день после родов (в девятнадцатилетнем возрасте), а отец пережил супругу всего на шесть дней, оставив новорождённой в наследство герцогство Урбино и графство Овернь.
После этого за новорожденной до своей смерти в 1520 году заботилась её бабушка Альфонсина Орсини.
Екатерину вырастила её тётя, Кларисса Строцци, вместе со своими детьми, которых Екатерина любила как родных братьев и сестёр всю свою жизнь. Один из них, Пьетро Строцци, на французской службе дослужился до маршальского жезла.
Смерть папы римского Льва X в 1521 году привела к перерыву власти Медичи на Святом престоле, пока в 1523 году кардинал Джулио де Медичи не стал Климентом VII. В 1527 Медичи во Флоренции были свергнуты, и Екатерина стала заложницей. Клименту пришлось признать и короновать Карла Габсбурга императором Святой римский империи взамен на его помощь в возвращении Флоренции и освобождении юной герцогини.
В октябре 1529 года войска Карла V осадили Флоренцию. Во время осады появились призывы и угрозы убить Екатерину и вывесить на городских воротах или послать в бордель, чтобы обесчестить её. Хотя город и сопротивлялся осаде, но 12 августа 1530 года голод и чума вынудили Флоренцию к сдаче. Климент встретил Екатерину в Риме со слезами на глазах. Тогда-то он и приступил к поиску жениха для неё рассматривая многие варианты, но когда в 1531 году французский король Франциск I предложил кандидатуру своего второго сына Генриха, Климент сразу же ухватился за этот шанс: молодой герцог Орлеанский был выгоднейшей партией для его племянницы Екатерины.
Франция
Свадьба
В возрасте 14-ти лет Екатерина стала невестой французского принца Генриха де Валуа, будущего короля Франции Генриха II. Её приданое составило 130 000 дукатов и обширные владения, включавшие Пизу, Ливорно и Парму.
Екатерину нельзя было назвать красивой. Во время её прибытия в Рим один венецианский посол описал её как «рыжеволосую, небольшого роста и худую, но с выразительными глазами» — типичная внешность семьи Медичи. Но Екатерина смогла произвести впечатление на избалованный роскошью, утончённый французский двор, обратившись к помощи одного из самых знаменитых флорентийских мастеров, изготовившего для юной невесты туфельки на высоком каблуке. Её появление при французском дворе вызвало фурор. Свадьба, состоявшаяся в Марселе, 28 октября 1533 года, стала большим событием, отмеченным экстравагантностью и раздачей подарков. Такого скопления высшего духовенства Европа не видела давно. На церемонии присутствовал сам папа Климент VII в сопровождении многих кардиналов. Четырнадцатилетняя пара покинула торжество в полночь, чтобы выполнить свои свадебные обязанности. После свадьбы последовали 34 дня непрерывных пиршеств и балов. На свадебном пиру итальянские повара впервые познакомили французский двор с новым десертом из фруктов и льда — это было первое мороженое.
При французском дворе
25 сентября 1534 года неожиданно умер Климент VII. Сменивший его Павел III расторг союз с Францией и отказался выплатить приданое Екатерины. Политическая ценность Екатерины внезапно улетучилась, ухудшив этим её положение в незнакомой стране. Король Франциск жаловался, что «девочка приехала ко мне совершенно голой».
Екатерине, рождённой в купеческой Флоренции, где родители не были озабочены тем, чтобы дать своим отпрыскам разностороннее образование, было весьма трудно при утонченном французском дворе. Она чувствовала себя невеждой, не умевшей изящно строить фразы и допускавшей много ошибок в письмах. Нельзя забывать, что французский язык был для нее не родным, она говорила с акцентом, и хотя говорила достаточно ясно, придворные дамы презрительно делали вид, что плохо понимают её. Екатерина была изолирована от общества и страдала от одиночества и неприязни со стороны французов, которые высокомерно называли её «итальянкой» и «купчихой».