Cathrine Bjørnsen var datter av den lokale presten Frederik Cornelius Eberhard Bjørnsen (1781–1831) og hans hustru Rebekka Adolphine født Rabe-Holm (1786-1858). Faren døde da hun var åtte år gammel, og hun og de åtte søsknene ble deretter oppdratt av moren. Moren introduserte henne også for romantisk litteratur.