Zygmunt I Stary ojciec Katarzyny Jagiellonki	Bona Sforza d'Aragona matka Katarzyny Jagiellonki	Zygmunt II August brat Katarzyny Jagiellonki	Izabela Jagiellonka siostra Katarzyny Jagiellonki	Anna Jagiellonka siostra Katarzyny Jagiellonki	Zofia Jagiellonka siostra Katarzyny Jagiellonki
Jan III Waza mąż Katarzyny Jagiellonki	Izabella Wazówna córka Katarzyny Jagiellonki	Zygmunt III Waza syn Katarzyny Jagiellonki	Anna Wazówna córka Katarzyny Jagiellonki

W dzieciństwie zaniedbywana przez rodziców, zwłaszcza przez matkę, która całą uwagę poświęcała swojej pierworodnej córce Izabeli oraz jedynemu synowi Zygmuntowi Augustowi.

Wychowywała się wraz z dwiema siostrami – Zofią i Anną. Trzy królewny odebrały dobre wykształcenie, jednak było ono znacznie niższe od tego, które z inicjatywy Bony otrzymała Izabela.

W związku z małżeństwem brata Zygmunta II Augusta z Barbarą Radziwiłłówną zawartym w 1547, jego pobytem w Wilnie i śmiercią ojca w 1548, Katarzyna przeniosła się wraz z matką i siostrami Anną i Zofią z Krakowa na Mazowsze, gdzie Bona otrzymała oprawę wdowią.

Od 1556 r. Katarzyna mieszkała tylko z Anną, po wyjściu za mąż Zofii oraz wyjeździe matki do Bari.

W 1560 r. owdowiały car Rosji Iwan Groźny poprosił o rękę Katarzyny, ale Zygmunt August nie wydał na to małżeństwo zgody.

W 1562 r. do Wilna przybyli fińscy posłowie aby zaproponować małżeństwo Katarzyny z Janem Wazą. Sytuacja wywołała zdezorientowanie u króla Zygmunta Augusta, ponieważ zwyczaj wymagał, aby królewny wydawać za mąż według starszeństwa, natomiast starsza o 3 lata od Katarzyny Anna pozostawała panną. Anna niechcąca pozbawiać siostry szansy na małżeństwo, oświadczyła, że zrzeka się swojej kolejki na rzecz Katarzyny. Król przychylił się do prośby Anny i wydał zgodę na ślub Katarzyny.



W wieku 36 lat, 4 października 1562 w Wilnie poślubiła księcia Finlandii Jana, późniejszego króla Szwecji Jana III. Zamieszkała wraz z mężem w Turku, gdzie prowadziła własny dwór. Król Szwecji Eryk XIV, podejrzewając Jana o spiskowanie z Rzecząpospolitą, 12 sierpnia 1563 zdobył Turku i uwięził parę książęcą w zamku Gripsholm, niedaleko Sztokholmu. Tam 20 czerwca 1566 Katarzyna urodziła syna Zygmunta, nazwanego na cześć Zygmunta Starego.

Eryk XIV planował zamach na życie nowo narodzonego Zygmunta, w związku z tym Katarzynie udało się przekonać męża, aby odsunąć jego brata od rządów. Udało się to we wrześniu 1568 r. i Jan objął tron Szwecji.

Koronacja pary królewskiej odbyła się 10 lipca 1569 w uppsalskiej katedrze. Próbowała zachować wpływy katolicyzmu w Szwecji. Pod jej wpływem Jan III wydał przepisy liturgiczne dla kościoła luterańskiego. Jej gusta artystyczne miały wpływ na wznoszenie wielu szwedzkich budowli renesansowych, wzorowanych na dziełach polskiego renesansu.

W 1575 r. Anna Jagiellonka, która ciągle pozostała niezamężna, została wybrana na królową Polski.

Katarzyna zmarła w 1583 r. Jan ożenił się powtórnie 2 lata później z Gunillą Bielke. Katarzyna została pochowana wraz z mężem w katedrze w Uppsali.

W 1587 r. dzięki wsparciu Anny Jagiellonki królem Polski został jedyny syn Katarzyny, Zygmunt III Waza.

W 1570 Marcin Kromer napisał, cieszące się popularnością u współczesnych dzieło Historia prawdziwa o przygodzie żałosnej książęcia Finlandzkiego Jana i królewny Katarzyny.