Som enke var hun overhoffmesterinne ved det dansk-norske hoffet og stiftet der bekjentskap med den avdelte sønderborgske hertug Philip Ernst av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Glücksborg. Han opphøyde henne til hertuginne den 20. juni 1722, hvoretter paret inngikk ekteskap den 2. september samme år. Catharina Christina døde den 3. juni 1726 og ble bisatt i Gluckbsborgs slottskapell.