По мужской линии Екатерина происходила от короля Англии Эдуарда III. Её дед, Ричард, герцог Йоркский (правнук Эдуарда), был регентом королевства в 1454—1455 годах во время болезни Генриха VI; он заявил о своих правах на корону Англии и таким образом развязал войну Роз. Бабкой принцессы по отцу была Сесилия Невилл, принадлежавшая к влиятельному роду Невиллов с Севера, а по матери приходившаяся внучкой Джону Гонту — сыну Эдуарда III и основателю Ланкастерской династии. Предки Екатерины по матери, Вудвиллы, были бедным и незнатным семейством. Её дед Ричард Вудвилл, простой сквайр, смог жениться на Жакетте Люксембургской, принадлежавшей к знатному французскому роду Люксембург-Линьи, а в первом браке бывшей замужем за Джоном Ланкастерским, герцогом Бедфорд (сыном короля Генриха IV).