Catenacci fu scelto dai Buffalo Sabres al draft 2011 al terzo giro, 77ª scelta assoluta. Entrò a far parte del sistema dei Sabres, giocando dapprima in Ontario Hockey League con gli Owen Sound Attack, poi dall'aprile 2013 con i Rochester Americans, affiliati dei Sabres in American Hockey League. Fece il suo esordio in National Hockey League nel febbraio 2016.