Después de la muerte del rey Sebastián I en la batalla de Alcázarquivir y ante la imposibilidad de su sucesor Enrique I de tener descendencia al ser religioso, Catalina se convirtió en una de las candidatas al trono de Portugal,[1] en virtud de sus derechos al ser nieta de Manuel I.
Los otros candidatos eran Antonio, prior de Crato y Felipe II de España, siendo este último el que finalmente obtiene el trono luso.
Sin embargo, sobre la base de las legitimidad de las pretensiones de Catalina, su nieto, el duque Juan II de Braganza se convirtió en rey de Portugal en 1640 con el nombre de Juan IV.
El 8 de diciembre de 1563 se casa con su primo-hermano, el duque Juan I de Braganza, convirtiéndose en duquesa consorte.
[1] Fruto del matrimonio, nacieron: