Alessandra Lucrezia Romola del Ricci urodziła się we Florencji 23 kwietnia 1522 r. jako córka Piotra, naczelnika republiki florenckiej, i Katarzyny Panzaro dei Firidolfi. Po śmierci matki, gdy miała 6 lat, została oddana na wychowanie do klasztoru benedyktynek w Monticelli, gdzie przebywala jej ciotka. Po opuszczeniu tego klasztoru i krótkim okresie życia w świecie, w wieku 12 lat wstąpiła do dominikańskiego klasztoru św. Wincentego w Prato w Toskanii (w którym spowiednikiem był jej stryj, Tymoteusz). Rok później otrzymała habit i przyjęła imię Katarzyna.
Szybko wzrastała w cnotach. W wieku 25 lat została przełożoną klasztoru. Okazała się być sprawną administratorką i organizatorką życia klasztornego. Z jej rad korzystali książęta, biskupi i kardynałowie. Korespondowała z trzema przyszłymi papieżami: Marcelim II, Klemensem VIII i Leonem XI, a także ze św. Filipem Nereuszem, św. Karolem Boromeuszem i św. Marią Magdaleną de Pazzi. Swoich rad udzielała zarówno osobiście, jak i korespondencyjnie. Niemal od początku życia zakonnego zmagała się z poważnymi chorobami, które przygotowały ją na kolejne doświadczenia.
Od lutego 1542 r. przez kolejnych 12 lat Katarzyna przeżywała co tydzień ból z powodu stygmatów, trwający zazwyczaj od czwartkowego popołudnia do popołudnia w piątek. W trakcie głębokiej modlitwy i kontemplacji tajemnic męki Pańskiej na jej palcu pojawiała się również obrączka, symbolizująca zaślubiny z Chrystusem. Często przeżywała wielogodzinne ekstazy związane z rozważaniem Drogi Krzyżowej. W tym czasie wielokrotnie odnosiła rozmaite bolesne rany. Wieść o nich ściągała do Prato tłumy pielgrzymów i dostojników. Papież Paweł III wysłał komisję kardynalską, która uznała nadprzyrodzony charakter zjawisk.
Mistyczne przeżycia Katarzyny były źle odbierane przez współsiostry, które próbowały ją poniżać i szydziły z niej. Jednak świętość i pobożność Katarzyny ostatecznie przekonały siostry do prawdziwości jej przeżyć. Doświadczenia stygmatów ustały na prośbę samej Katarzyny i po usilnych modlitwach całego konwentu, gdyż sława mistyczki uniemożliwiała normalne życie zakonne.
Katarzyna zostawiła po sobie pisma ascetyczne, utwory poetyckie i korespondencję. Najsłynniejszym utworem jest "Kantyk o Męce Pańskiej", niemal w całości składający się z cytatów biblijnych. Do dziś jest on śpiewany w klasztorach dominikańskich, szczególnie w okresie Wielkiego Postu.
Zmarła 2 lutego 1590 roku. Po wielu przerwach i opóźnieniach w procesie beatyfikacyjnym, do grona błogosławionych wprowadził ją papież Klemens XII w 1732 r.; w 1746 r. papież Benedykt XIV zaliczył ją do grona świętych. Jej relikwie spoczywają w klasztorze w Prato. Jest patronką Prato, wytwórców fajek, handlarzy wyrobów tytoniowych i osób chorych.