1941 wurde ihre Wohnung in der Ameisenbergstraße 32 gekündigt und sie musste in eine sogenannte Judenwohnung nach Stuttgart-Kaltental umziehen. Im Februar 1942 wurde Käthe Loewenthal in ein Sammellager, das ehemalige jüdische Altersheim in Weißenstein im Landkreis Göppingen, umgesiedelt. Im Dezember 1942 musste sich Käthe Löwenthal, wie zahlreiche Stuttgarter und Württemberger Juden, auf dem Stuttgarter Killesberg einfinden. Von dort wurde sie in das besetzte Polen deportiert und im Durchgangslager Izbica bei Lublin ermordet. Ihre Schwester Agnes Schaefer (geb. 1882 in Berlin) beendete ihr Leben in den Bergen Griechenlands. Ihre Schwester Susanne Ritscher (1886–1975) überlebte als einzige der Familie den Holocaust.