Οι πάπποιπαππούδες της από την πλευρά του πατέρα της ήταν ο [[Κάρολος Κουίντος]], και η [[Ισαβέλλα της Πορτογαλίας]], ενώ οι πάπποιπαππούδες της από την πλευρά της μητέρας της ήταν ο [[Ερρίκος Β' της Γαλλίας]] και η [[Αικατερίνη των Μεδίκων]]. Η Αικατερίνη Μικαέλα ποτέ δεν γνώρισε πραγματικά τηντη μητέρα της επειδή η Ελισάβετ πέθανε το 1568 όταν η Αικατερίνη Μικαέλα ήταν μόνο ενός έτους. Ο πατέρας της προχώρησε και παντρεύθηκεπαντρεύτηκε την εξαδέλφη της Αικατερίνης Μικαέλας [[Άννα της Αυστρίας (1549-1580)|Άννα της Αυστρίας]]. Αυτός ο γάμος γέννησε πέντε παιδιά· μεταξύ τους ήταν ο [[Φίλιππος Γ' της Ισπανίας]] και η [[Μαρία της Ισπανίας]].
