Catalina Micaela de Austria nació en Madrid el 10 de octubre de 1567, falleciendo en Turín un 6 de noviembre de 1597. Fue la segunda hija del Rey Felipe II de España y su tercera esposa Isabel de Valois. Recibió tal nombre en honor a su abuela materna, Catalina de Médicis, y de San Miguel Arcángel, ya que nació en la octava dedicada a este santo.

Su infancia transcurrió bajo la atenta mirada de su padre y de su cuarta esposa, Ana de Austria, que se convirtió en una auténtica madre para la pequeña. Tras la muerte de esta, en 1580, Felipe dedicó algo más de su escaso tiempo a sus hijas, permitiendo incluso que trabajaran con él en los asuntos de oficina.

El 18 de marzo de 1585 Catalina contrajo matrimonio con Carlos Manuel I de Saboya, duque de Saboya, eligiendo Zaragoza como sede del enlace. Tras la boda y acompañados por Felipe, se trasladó la pareja a Barcelona donde embarcaron rumbo a los Estados del duque en Italia. Nunca más volvió Catalina a ver a su familia, dando a su padre los únicos nietos de los que tuvo noticia por la continua correspondencia mantenida entre ambos, aunque nunca tuvo la oportunidad de conocerlos.

La mejor fuente para conocer su intimidad, carácter y sus esferas de acción política, artística y personal la constituyen las cartas que envió a su esposo, con frecuencia ausente en la guerra u otros asuntos de estado. Tenía un carácter resuelto, capacidad de análisis y de gestión y equilibrio psicológico. Las cartas testimonian asimismo la estrecha confianza y el amor con su esposo y otros aspectos de su vida familiar.

Murió en 1597 a causa de un mal parto a la edad de treinta años. Se dice que su deceso aceleró el fin de su padre, el rey Felipe II.

El matrimonio tuvo diez hijos:

Felipe Emanuel de Saboya (2 de abril de 1586 – 13 de febrero de 1605).
Víctor Amadeo I de Saboya (8 de mayo de 1587 – 7 de octubre de 1637).
Filiberto Manuel de Saboya (16 de abril de 1588 – 3 de agosto de 1624).
Margarita de Saboya (28 de abril de 1589 – 26 de junio de 1655), duquesa consorte de Mantua y Monferrato, que sirvió como virreina y gobernadora de Portugal.
Isabel de Saboya (1 de marzo de 1591 – 28 de agosto de 1626), casada con Alfonso III de Este, duque de Módena.
Mauricio de Saboya, príncipe de Saboya (10 de enero de 1593 – 4 de octubre de 1657).
María Apolonia (8 de febrero de 1594 – Roma, 13 de julio de 1656), monja
Francisca Catalina (Turín, 29 de septiembre de 1595 – 26 de septiembre de 1640), monja.
Tomás Francisco de Saboya, Príncipe de Carignano (21 de diciembre de 1596 – 22 de enero de 1656).
Juana de Saboya (6 de noviembre de 1597), fallecida instantes después de nacer.