Katarina nedkom med sønnen Erik, den senere Erik XIV av Sverige i 1533. Sommeren 1535 ankom hennes danske svoger Christian i et diplomatisk ærend, og Katarina skal ha blomstret opp. Under en dansetilstelning i Stockholm samme år falt dronningen så forkjært at hun ble sengeliggende. Hun var på dette tidspunktet gravid med sitt andre barn. Det kom til komplikasjoner og Katarina døde i barselseng dagen før sin 22-årsdag sammen med sitt ufødte barn.