Vingt-troisième enfant d’un teinturier, elle naquit à Sienne le 25 mars 1347, en la fête de l’Annonciation. A l’âge de six ans, elle vit le Christ lui apparaître et la bénir ; elle fit alors vœu de virginité. Ses parents usèrent de bien des stratagèmes pour la dissuader de se consacrer à Dieu, qu’elle supporta avec humilité et charité. Un jour qu’elle priait, son père vit une colombe descendre sur sa tête, ce qui changea son cœur : il accepta désormais qu’elle entre au couvent.
Dès l’âge de seize ans, Catherine redoubla d’ascèse et de mortifications, s’interdisant le vin et la viande, et même le pain, ne se nourrissant que d’herbes, portant un cilice, s’infligeant la discipline plusieurs fois par jour… D’abord refusée chez les sœurs de la Pénitence de saint Dominique, elle en tomba gravement malade, et fut finalement acceptée dans la congrégation en 1364.
Catherine eut une vie mystique exceptionnelle, marquée par de régulières apparitions de Jésus-Christ. Mais sa vie fut aussi marquée par une grande lutte contre de terribles tentations démoniaques contre sa chasteté, dont elle fut glorieusement victorieuse.
Dès son entrée au couvent, elle vécut trois années dans un silence parfait, qu’elle n’interrompait que pour aller à l’église et se confesser. Mais en 1368, elle vécut une apparition qui se concrétisa comme son mariage mystique avec le Christ. Elle fut dès lors plus ouverte au monde, en s’occupant avec une grande charité des malades et des pauvres ; ses dons de thaumaturge se dévoilèrent alors. A la Pentecôte de l’année 1374, elle reçut les stigmates du Christ.
Edifiés par sa sainteté, les Florentins, brouillés avec le pape, lui demandèrent d’obtenir une réconciliation ; sa mission auprès de Grégoire XI fut, en 1376, couronnée d’un plein succès. Très soucieuse de l’unité de l’Eglise, elle parvint aussi à convaincre ce pape de quitter Avignon pour regagner Rome. Elle eut une importante correspondance avec le pape Urbain VI, élu en 1378, le mettant en garde contre la possibilité d’un schisme : le Grand Schisme d’Occident éclata en effet en 1378. Prêchant inlassablement l’unité, accompagnant ses exhortations par la prière et la mortification, elle ne parvint toutefois pas à ramener les schismatiques à la communion.
Sous sa dictée, des secrétaires rédigèrent ses dialogues, des traités spirituels inspirés par ses visions divines. Extrêmement affaiblie par les mortifications qu’elle s’était infligées tout au long de sa vie, Catherine mourut le 29 avril 1380, après plusieurs mois de souffrance qu’elle supporta sans se plaindre. Elle fut canonisée par Pie II le 29 juin 1461, nommée sainte patronne principale de l’Italie par Pie XII le 18 juin 1939, et déclarée Docteur de l’Eglise par Paul VI le 3 octobre 1970. Elle fut aussi choisie comme co-patronne de l’Europe par Jean-Paul II le 1er octobre 1999.