François, né en 1606, duc de Rethel, décédé le à l'âge de 16 ans ;
Charles, né en 1609, qui deviendra en 1621, à la mort de son oncle Henri, frère de sa mère, duc de Mayenne sous le titre de Charles III de Mayenne, reprendra en 1622, à la mort de son frère aîné, le titre de courtoisie de duc Charles IV de Rethel et décédera en 1631 à l'âge de 22 ans ;
Ferdinand, né en 1610, qui deviendra, en 1631 à la mort de son frère Charles, duc de Mayenne sous le titre de Ferdinand de Mayenne et mourra en 1632 à l'âge de 22 ans ;
Bénédicte, née en 1614, qui prononcera ses vœux en 1633, deviendra abbesse d'Avenay près d'Épernay (actuel département de la Marne, France) et décédera le à l'âge de 23 ans ;
Anne-Marie de Mantoue, née en 1616, qui épousera en 1639Henri II de Guise, le petit-fils du célèbre Balafré assassiné sur ordre du roi Henri III, dont elle divorcera en 1641 pour se remarier avec Édouard, prince Palatin (d'où une nombreuse postérité et des unions avec maintes maisons nobles ou souveraines d'Europe ; et dont aussi la succession de Guise), et décédera en 1684 à l'âge de 68 ans.
Catherine participa activement à l'administration et l'ordonnancement des fiefs de son époux et de ses enfants. De plus, tout comme son mari, elle fut sincèrement pieuse et dévote. L'histoire a retenu, avant tout, les créations de fondations religieuses, monastères, abbayes ou églises, d'établissements d'enseignement, d'hôpitaux. Selon Hilarion de Coste (voir ci-après, lien externe du Siefar), le grand nombre des Eglises et des Monasteres qu'elle a bastis et fondez en divers endroits de ses terres, sont encore de bonnes marques de sa devotion et de sa pieté, et de celle du Duc de Nevers son mary…. De même, dans la ville nouvelle qu'ils créent en 1606 à Charles-ville, on voit un College de la Compagnie de Jesus, où la jeunesse est instruite à la pieté et aux bonnes lettres. Il y a encor un Convent de Capucins, estably et basty de leurs aumosnes et liberalitez. L'Hospital de la mesme ville est encor un asseuré témoignage de leur benignité et misericorde envers les pauvres. Il y a également un monastère carmélite « de l'observance », un monastère carmélite de Sainte Thérèse, un collège jésuite, un monastère du Saint-Sépulcre, un couvent franciscain, une église des Capucins, un grand prieuré de la Milice Chrétienne qui servit d'hôpital.
Catherine mourut dans son hôtel de Nevers, à Paris, en 1618, âgée de 33 ans. Elle fut enterrée dans la cathédrale de Nevers.
