Under tre månader, från juli till september år 1544, var Katarina regent, utsedd av sin make kungen att inneha denna ställning under hans sista, misslyckade, militära operation i Frankrike. Tack vare att hennes farbror utsetts till medlem av regentrådet, och att även andra av de rådgivare som utsetts, till exempel Thomas Cranmer (ärkebiskop av Canterbury) och , stod bakom henne, kunde Katarina regera efter eget huvud. Hon hanterade finansieringen av Henriks militärtåg, skaffade fram proviant och andra förnödenheter såsom kläder och vagnar, samt vapen. Hon skrev också under fem kungliga proklamationer och stod i ständig kontakt med sin befälhavare i norr, , kring den komplicerade och ostadiga situationen i Skottland som var en del av den utdragna konflikt mellan England och Skottland som gått till historien som the Rough Wooing. Det har föreslagits att hennes handlingar som regent, i kombination med hennes karaktärsstyrka och värdighet, hade ett stort inflytande över hennes styvdotter Lady Elisabet, den framtida Elisabet I av England.