Ήταν κόρη του Ντορίνου της Λέσβου και της Ωρριέττας Ντόρια. Το 1440, η Αικατερίνη αρραβωνιάστηκε τον Κωνσταντίνο Παλαιολόγο.<ref> Donald M. Nicol, The Immortal Emperor (Cambridge: Canto Paperbacks, 1994), p. 17</ref>
Την επόμενη χρονιά, ο Κωνσταντίνος κατέπλευσε στη Λέσβο με τους Σφραντζήδες και τον [[Λουκάς Νοταράς|Λουκά Νοταρά]], και τον Αύγουστο έγινε ο γάμος του στη [[Μυτιλήνη]]. Το 1442, επέστρεψε στα καθήκοντά του στον Μοριά. Τον Ιούλιο του ίδιου έτους, εξαιτίας μιαςπραξικοπήματος διαμάχηςαπό τουτον μεαδελφό τοντου δεσπότη[[Δημήτριος Παλαιολόγος|Δημήτριο]], αναγκάστηκε να αναχωρήσει εσπευσμένα για την Κωνσταντινούπολη. Καθ' οδόν, παρέλαβε από τη [[Λέσβος|Λέσβο]] την έγκυο Αικατερίνη. Στα ανοικτά της [[Λήμνος|Λήμνου]], συνάντησαν τον οθωμανικό στόλο, οπότε αναγκάστηκαν να καταφύγουν σε κάστρο του νησιού για προστασία. Κατά τον [[Γεώργιος Σφραντζής|Σφραντζή]], αυτό ήταν το Παλαιόκαστρο<ref>The Fall of the Byzantine Empire: a Chronicle by George Sphrantzes, 1401-1477, translated by Marios Philippides (Amherst: University of Massachusetts, 1980), p. 53</ref> (το κάστρο της [[Μύρινα|Μύρινας]] Λήμνου), ενώ κατά τον [[Λαόνικος Χαλκοκονδύλης|Χαλκοκονδύλη]] το κάστρο του [[Κότσινος Λήμνου|Κότζινου]]<ref>{{Cite book|title=Ἀποδείξεις ἱστοριῶν|first=Λαόνικος|last=Χαλκοκονδύλης|publisher=E. Darko|isbn=|year=1922 & 1927|location=Βουδαπέστη|page=-}}</ref>. Οι [[Οθωμανική Αυτοκρατορία|Οθωμανοί]] προσπάθησαν μάταια να το καταλάβουν και τελικά αποχώρησαν έπειτα από 27 μέρες. Κατά τη διάρκεια της πολιορκίας, η Αικατερίνη απέβαλε από την ταραχή της και πέθανε. Ο Κωνσταντίνος δεν ξαναπαντρεύτηκε ποτέ, παρά τις προσπάθειες του φίλου του, διπλωμάτη Σφραντζή. Στο κάστρο της Μύρινας, στο ΒΑ μέρος του φρουρίου, υπάρχει κτίσμα που υποστηρίζεται πως είναι το μαυσωλείο της Αικατερίνης<ref>{{Cite book|title=ΛΗΜΝΟΣ Η ΦΙΛΤΑΤΗ|first=Πάνος|last=Φραγκέλης|publisher=ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΣΚΕΨΙΣ|isbn=960-7931-44-0
