Życie z Zygmuntem II Augustem Katarzyna mówiła biegle po włosku i właśnie w tym języku porozumiewała się z teściową królową Boną Sforzą oraz jej szwagierkami. Młoda królowa była ambitna i dążyła do zdobycia wpływów politycznych na polskim dworze królewskim, co nie podobało się Zygmuntowi II Augustowi. Mimo tego na początku król starał się dobrze traktować swą trzecią żonę, gdyż pilnie potrzebował dziedzica i wiedział, że złe traktowanie małżonki spotka się z krytyką dworu, jak to było w przypadku Elżbiety Habsburżanki. W lutym 1554 roku po raz pierwszy małżonkowie rozdzielili się, gdyż Zygmunt II August musiał udać się na obrady sejmu w Lublinie. Natomiast królowa przebywała w Parczewie. Według królewskiego sekretarza Michała Trzebuchowskiego, królowa była zła i ciągle płakała z powodu rozłąki z mężem. Gdy na początku kwietnia tego samego roku Zygmunt odwiedził małżonkę, ta poinformowała go o tym, że spodziewa się dziecka. Później para królewska udała się w podróż do Wielkiego Księstwa Litewskiego i 25 maja 1554 roku zawitali do Wilna, gdzie z krótkimi przerwami Katarzyna spędziła 9 lat.