Née à Florence, fille de Laurent II de Médicis duc d’Urbino et de Madeleine de la Tour d’Auvergne comtesse de Boulogne, Catherine de Médicis est orpheline quelques semaine après sa naissance.
Alliée à la famille de France par sa grand-mère Catherine de Bourbon, elle est aussi la petite nièce de Jean de Médicis le pape Léon X. Elle est aussi la petite cousine du pape Clément VII.
A l’âge de 14 ans elle épouse le 28 octobre 1533 Henri de France, duc d’Orléans et futur Henri II dont elle aura 10 enfants. En 1552 la régence temporaire du royaume lui est accordée pendant que son mari est en guerre contre Charles Quint.
Le 30 juin 1559, Henri II trouve la mort pendant un tournoi. C’est son fils aîné François II qui lui succède. Agé de 14 ans, il est incapable de gouverner, c’est elle qui prend les rênes du pouvoir. Mais celui-ci est en réalité dans les mains du duc François de Guise et du cardinal Charles de Lorraine. Catherine, qui doit tenir compte d’un Conseil de régence où sont présents les chefs de parti, est honnie par les protestants qui n’admettent pas son machiavélisme, autant qu’elle est rejetée par les catholiques qui n’acceptent pas ses louvoiements. Profondément catholique, elle sait être tolérante et elle sait être rusée. Déterminée à protéger son fils et son pouvoir, elle se montre au combat comme elle parcourt le royaume pour susciter les ralliements. Elle sait aussi dresser les Guises catholiques contre les Bourbons protestants.
En 1560 elle marie sa fille, Elisabeth de Valois avec le roi catholique d’Espagne, Philippe II.
A la mort de François II le 5 décembre 1560, c’est à son frère Charles IX de monter sur le trône. Étant âgé seulement de 10 ans, il règne d’abord sous la tutelle de Catherine de Médicis.
Celle-ci étant parvenue à écarter Antoine de Bourbon, premier prince du sang, qui pouvait prétendre à la régence, en échange de la charge de lieutenant général du royaume et devient régente avec l’appui de son chancelier Michel de l’Hospital. Elle tente d’abord une politique de tolérance et même de rapprochement avec les protestants aux états généraux d’Orléans en 1560 et au colloque de Poissy en 1561. Mais les mesures qu’elle prend en faveur des protestants, suppression de la peine de mort pour hérésie, liberté de conscience et de célébration du culte hors des villes irritent les catholiques et surtout le groupe formé autour des Guise. Malgré l’opposition de la majorité de ses sujets, Catherine accorde encore aux protestants l’édit d’Amboise en 1563 et la paix de Saint-germain en 1570.
Pour sceller la réconciliation, sa fille, Marguerite de Valois épouse Henri de Navarre. L’ascendant que prend le chef du parti protestant, l’amiral de Coligny sur son fils Charles IX lui fait peur. L’attentat de Meaux en 1567, au cours duquel le roi avait failli être enlevé par Condé et l’amiral, l’ayant déjà fortement ébranlée. C’est ainsi qu’elle donne son aval au massacre de la Saint-Barthélemy qui a lieu le dimanche 24 août 1572.
Aux côtés d’Henri III, dont elle a voulu qu’il fût roi de Pologne, elle s’efforcera, dès le retour de celui-ci en France en 1574, de rétablir la paix intérieure en intervenant sans relâche auprès de son dernier fils François, duc d’Alençon puis d’Anjou, et de son gendre, Henri roi de Navarre.
Elle meurt à Blois en 1589 et est inhumée à Saint-Denis auprès de son époux Henri II, dans le tombeau qu’elle-même avait commandé à Primatice et à Germain Pilon.
Indépendamment de son rôle politique, elle démontra son intérêt pour l’architecture en lançant la construction des jardins de Tuileries, et en construisant le château de Monceau et sa bibliothèque personnelle, contenant de nombreux manuscrits rares.