Katarzyna Habsburżanka (ur. 15 września 1533 w Wiedniu, zm. 28 lutego 1572 w Linzu) – arcyksiężniczka austriacka, królewna czeska i węgierska, córka Ferdynanda I Habsburga i Anny Jagiellonki, księżna Mantui w latach 1549–1550 jako żona Franciszka III Gonzagi, królowa polska i wielka księżna litewska od 1553 r. jako trzecia żona króla Zygmunta Augusta.
Dzieciństwo i pierwsze małżeństwo. Katarzyna była siódmym dzieckiem i czwartą córką Ferdynanda I Habsburga i Anny Jagiellonki, jedynej córki Władysława II Jagiellończyka. Większość dzieciństwa spędziła w Pałacu Hofburg w Innsbrucku. Otrzymała wykształcenie oparte na religii i dyscyplinie. Znała łacinę i włoski. 17 marca 1543 został zawarty układ małżeński pomiędzy Katarzyną a księciem Mantui, Franciszkiem III Gonzagą. Do ślubu doszło 22 października 1549. Mąż Katarzyny zmarł tragicznie zaledwie cztery miesiące po ślubie. Po śmierci męża siedemnastoletnia wdowa wróciła do Innsbrucka. Habsburgowie twierdzili, że ich małżeństwo nie zostało skonsumowane, aby zwiększyć szansę Katarzyny na drugie małżeństwo.