Katalin abban a zűrzavaros században született, amikor a római pápa hetven éven át a franciaországi Avignonban élt, amikor Itáliában a városok, a pápai állam, és a császár egymás ellen harcolt. Katalin 1347-ben, Sienában, egy kelmefestő mester családjában utolsónak, huszonötödiknek született. Már három éves korában a jámborság szokatlan jelei mutatkoztak rajta. Hat éves volt, amikor látomásban részesült: megjelent neki Krisztus főpapi ruhában, szentek kíséretében. Ettől a látomástól Katalin megváltozott. Felnőttesen komoly lett, imádságos élete elmélyült, és gyakorolni kezdte a vezeklést, böjtöt, imádságot, hét éves korában pedig szüzességi fogadalmat tett.
A család mindezt nem vette komolyan, s kezdték kiverni fejéből "rögeszméit". Ő türelemmel viselte mindezt, de tizenhat éves korában felnőttként közölte övéivel, hogy inkább elmegy otthonról, minthogy fogadalmát megmásítaná.
Ekkor az édesapa hatására, a család elfogadta szándékát. Katalin alázatból nem akart kolostorba lépni, hanem a Sienában élő domonkos harmadrendi nővérek (mantelláták) külső tagjaként akarta szolgálni Istent és felebarátait. A nővérek 1363-ban fogadták be. Katalin ekkor visszavonult, házuk egy pinceszerű zugába, amit a cellájának nevezett. Ott vezekelt, imádkozott, böjtölt és virrasztott. Ágya nem volt, a feje alatt egy kő volt a párna. Csupán kenyeret és zöldségféléket evett. Csak a templomba ment ki, s a gyóntatóján kívül senkivel sem beszélt. Három éven át tartott ez az önmegtagadó teljes magány, amikor Krisztus megjelent Katalinnak és misztikus módon eljegyezte magával – számol be róla gyóntatója. Ezt követően az Úr elküldte az emberek közé, hogy a béke és az igazság angyala legyen. Katalin kora bűnös zűrzavarában harcolt férfiakat megszégyenítő elszántsággal, imádkozott és vezekelt, hogy az Egyház, a földi Krisztus - ahogy ő nevezte -, megújuljon. Csakhamar híre kelt, hogy Katalin jó tanácsadó, és csodatevő ereje van. Kialakult körülötte egy tanítványi kör, melyet ő maga a "családom" névvel hívott. Amikor ellenségei megtámadták, a domonkos rend 1374. évi általános káptalanja elé idézték, és szigorú vizsgálat alá vették. Tevékenységét jóváhagyták, és lelki vezetőt rendeltek melléje. Amikor Katatalin visszatért Sienába pestis tört ki a városban. Ekkor életét is kockára téve szolgált: ápolta, olykor csodával gyógyította a betegeket. A következő években növekedett körülötte a csodálatos megtérések, kibékülések, gyógyulások száma. Ezek melett Katalin fáradhatatlanul harcolt a pápa Rómába való visszatéréséért, hogy ezzel megkezdődjék az Egyház megújulása. Tanítványai egy részével három hónapot töltött Avignonban a pápánál a hazatérés érdekében. Sok küzdelme és imádsága végre eredményt hozott: XI. Gergely pápa elindult Avignonból és 1377. január 17-én Katalin nagy örömére, bevonult Rómába. XI. Gergely utóda a pápaságban VI. Orbán lett, aki miatt Katalinnak sokat kellett tárgyalnia a békétlen firenzeiekkel. A végén sok huzavona után Firenze békét kötött a pápával. Ezek után Katalin hazatért, s kezdte diktálni - legtöbbször misztikus elragadtatásban - az isteni Gondviselésről szóló könyvét, a Dialógust. Állandóan több "titkár" és "titkárnő" volt körülötte, kiknek könyvét és legkülönbözőbb címzetteknek küldött leveleit diktálta: Levelei és Dialógus-a lenyűgözik az olvasót, aki el sem hiszi, hogy ezek egy ,,műveletlen” siénai polgárlány művei. De elhisszük, ha tudjuk, hogy a szerző a gyengékben isteni erejét megmutató Krisztus menyasszonya volt. Közben egészsége egyre gyengült és 1380 nagyböjtjére fekvő beteg lett. Nemsokára, április 29-én meg is halt: hazatért égi Vőlegényéhez. II. Pius pápa 1461-ben avatta szentté.
1939-ben - Assisi Szent Ferenccel együtt - Itália védőszentjévé nyilvánították. 1970-ben pedig Avilai Szent Terézzel együtt egyházdoktorrá avatták.
