Katharina døde overraskende i januar 1819. Etter at kongen hadde nektet å avslutte forholdet til den italienske adelskvinnen Blanche de la Flèche (baronesse Keudelstein), løp dronningen med tynne klær ut i parken ved Neues Schloss i Stuttgart en kald januardag, hvor hun pådro seg influensa. Noen få dager senere døde hun. Sykdommen hadde blitt forsterket av helvetesild, som dronningen hadde lidd av siden november 1818. Hun ble bisatt i et mausoleum på Rotenberg ved Stuttgart i 1824. På portalen står det «Die Liebe höret nimmer auf» (kjærligheten slutter aldri).