Catarina Benincasa az itáliai Siena-ban született 1347. március 25-én, Jacopo Benincasa kelmefestő huszonnegyedik gyermekeként. Abban a korban élt, amikor a római pápák hetven éven keresztül az avignoni fogságban, Rómától távol éltek és kormányozták Krisztus egyházát súlyos nehézségek között.
Hat éves volt, amikor az első látomásban részesült: a domonkosok temploma felett - ez a templom a házuk közelében állt, és Katalin nagyon szerette - megjelent neki Krisztus főpapi ruhában. A kíséretében Katalin fölismerte Szent Pétert, Szent Pált és Szent János evangélistát. Az Úr Krisztus jóságosan rámosolygott, majd megáldotta.
Ettől a látomástól Katalin megváltozott. Felnőttesen komoly lett, imádságos élete elmélyült, és minden emberi segítség nélkül, csak a Szentlélek irányításával kezdte gyakorolni a régi remeték vezeklését, böjtjét, imádságait. Lelke oly gyorsasággal érett, hogy hét éves korában szüzességi fogadalmat tett.
1363-ban, tizenhat éves korában belépett Szent Domonkos harmadrendű apácáinak (mantelláták) kolostorába. A legenda szerint Domonkostól kapta a szerzetesi ruhát, amelyet egy koldusnak adott és Krisztustól cserébe égi öltözéket kapott. Misztikus látomásában az Úr kiszólította magányából, és az emberek közé küldte a béke és az igazság angyalának. Rövidesen híre ment, hogy jó tanácsadó, és ezért számosan kérték segítségét. 1374-ben Firenzében a domonkos rend káptalani gyűlésén megvizsgálták tanítását és életvitelét, és tevékenységét továbbra is engedélyezték. 1375. április 1-én Pisában, a Szent Krisztina-templomban testén megjelentek Krisztus stigmái. Személyesen felkereste XI. Gergely pápát és rábírta a Rómába történő visszatérésre. Ezzel véget vetett a pápaság avignoni fogságának. Útjaira mindig három gyóntatópap kísérte, hogy a hozzásereglő bűnbánók lelki terheiktől megszabadulhassanak.
Irodalmi munkássága komoly hatást gyakorolt a következő századok olasz vallásos irodalmára. Ránk maradt korabeli hiteles életrajza (a domonkos Capuai Boldog Rajmundtól), és igen kiterjedt lelki irodalmi munkássága, levelezése. Olvasni, írni későn tanult meg, de a stílusnak már akkor művésze volt, amikor még diktálta műveit. Írásainak közvetlen nyelvezete kora sienai köznyelvéhez áll közel. Négyszáz fennmaradt levele közül a legszebbek, amelyeket gyóntatójához, a később boldoggá avatott Raimondo da Capua szerzeteshez intézett, aki később megírta életrajzát. A két leghíresebb levél közül az egyik – Lettera a frate Raimondo da Capua (Levél Raimondo da Capua baráthoz) – azokról az órákról számol be, amelyeket Katalin egy halálraítélt vígasztalásával töltött. A másik klasszikus levél, a Lettera a maestro Raimondo da Capua dell'ordine de'Predicatori (Levél a prédikáló barátok szerzetbéli Raimondo da Capua mesternek) lírai mű, melyben Krisztus iránti extatikus, tiszta szerelméről számol be Katalin. 1378-ban fejezte be Libro della Dottrina o Dialogo della Divina Provvidenza (A tanítás könyve, avagy párbeszéd az isteni gondviselésről) című, extázisban diktált művét, melyben misztikus-teologikus keresztény politikai rendszert vázol fel.
A Katalinról szóló legenda szerint Krisztus őt is eljegyezte, sőt szívet cserélt vele, és sebeinek hordozására találta méltónak.
1380. április 29-én Rómában halt meg. Sírjánál sokan meggyógyultak. 1461-ben avatta szentté és egyben Siena védőszentjévé II. Pius pápa. 1939-ben - Assisi Szent Ferenccel együtt - Itália védőszentjévé XII. Pius pápa. 1970-ben VI. Pál avatta Avilai Szent Teréz és Lisieux-i Szent Teréz mellett a három női egyházdoktor egyikévé. II. János Pál pápa Európa társvédőszentjévé nyilvánította.
Ünnepét 1597-ben vették föl a római naptárba, április 29-re, amely napon addig a domonkos Veronai Szent Pétert ünnepelték. 1628-ban áthelyezték április 30-ra. 1969-ben, tekintettel arra, hogy az egyetemes naptárban Veronai Szent Péter nem szerepel, visszakerült az ünnepe április 29-re.