横过佛罗里达州南部后进入墨西哥湾。在墨西哥湾超过摄氏32度的海水温度、微弱的垂直风切变和良好的高空辐散下，卡特里娜迅速增强为一个5级飓风，近中心最高持续风速为每小时280公里。随着卡特里娜再次靠近美国，因眼墙置换週期而减弱，最终在8月29日6:10（北美中部时区）以每小时205公里的强度在路易斯安那州再次登陆。当日10:00（北美中部时区），卡特里娜以每小时195公里的风速在路易斯安那州和密西西比州之间第三次登陆。卡特里娜在密西西比州减弱为热带风暴。之后系统加速向东北移动，于8月31日在田纳西州克拉克斯