Katarzyna Antonowna (ur. 26 lipca 1741 w Sankt Petersburgu, zm. 21 kwietnia 1807 w Horsens) – członkini rosyjskiej rodziny cesarskiej, najstarsza córka Anny Leopoldowny i Antoniego Ulryka von Braunschweig-Wolfenbüttel, siostra cesarza rosyjskiego Iwana VI Antonowicza.
Życiorys Urodziła się w lipcu 1741 r. Była najstarszą córką (a drugim dzieckiem) regentki Rosji Anny Leopoldowny oraz księcia brunszwickiego Antoniego Ulryka. Ze strony matki była prawnuczką cara Iwana V Romanowa. Jej starszy brat Iwan od 1740 r. był cesarzem Rosji (zgodnie z testamentem Anny Iwanownej). Rodzina Katarzyny przez wielu była uznawana za "czystych krwi Niemców", gdyż Anna Leopoldowna urodziła się w Meklemburgii a Antoni Ulryk w Brunszwiku. W związku z tym podważano ich prawo do korony rosyjskiej wskazując na niewystarczające więzy krwi z dynastią Romanowów.
Iwana VI strącono z tronu 25 listopada 1741 r. Zamach stanu przeprowadziła Elżbieta Piotrowna, córka cesarza Piotra Wielkiego i cesarzowej Katarzyny I. Podczas przepychanek czteromiesięczną Katarzynę zraniono w ucho i rękę;