Nacque in Inghilterra, nel 1799, in una famiglia benestante che gli permise una formazione accademica: studiò architettura e pittura presso la Royal Academy e architettura e scultura classica in Italia, Sicilia e Grecia, dove ebbe l'opportunità di visitare le rovine di Taormina, Messina, Siracusa, Atene, e molti altri siti classici. Nel 1815, a sedici anni ottenne il suo certificato di "perfetto grammatico, buon oratore e poeta, ben educato in latino, greco ed ebraico".
Terminati gli studi partì per l’Oriente verso: Egitto, Arabia e Terra Santa. Nel 1823 gli fu assegnato il compito di consulente per il restauro della moschea di Il Cairo, e alla fine degli anni '30, lavorò nuovamente come architetto in uno studio legale negli Stati Uniti.
Allora, mentre si trovava a New York e stava allestendo una mostra dei suoi primi lavori, che incontrò John l. Stephens, il quale gli suggerì un viaggio nell'area dello Yucatan e dell'America Centrale per esplorare i resti archeologici delle civiltà che insediate in quell'area nel 1839. Stephens, noto per i suoi libri di viaggio, ma per la prima volta decise di vedere di persona i resti delle civiltà perdute nelle giungle dello Yucatan. Il progetto voleva essere che, mentre Stephens scriveva delle antiche città di cui stavano trovando i resti, Catherwood li avrebbe disegnati. Quest'ultimo ormai era già un fumettista maturo e compiuto, che ritrasse nelle sue opere, monumenti e iscrizioni con grande fedeltà e cura dei minimi dettagli. In questo modo, entrambi i personaggi formarono una squadra che nel 1841 portò all’uscita di un primo libro intitolato “Incidents of travel in central america, Chiapas, and Yucatan - scholar's choice edition”[1],pubblicato in due volumi. I dati rilevati dai siti archeologici di Copán, Quiriguá, Palenque e Uxmal. Durante il periodo di esplorazione in questi ultimi posti, Catherwood contrasse la malaria e a Uxmal ebbe un collasso che lo costrinse a tornare a New York prima del previsto. Tuttavia, appena guarito, i due intrapresero un nuovo viaggio nel 1842, che li portò a lavorare questa volta a Chichén Itzá, Cozumel, Tulum e Izamal. Laborarono sette mesi disegnando i monumenti della cultura Maya in condizioni anche molto avverse, Catherwood si ammalò gravemente un’altra volta, e così gli esploratori furono costretti ritornare a New York e pubblicarono il secondo libro “Views of ancient monuments in central america, chiapas and yucatan”[2], che conteneva 85 fogli disegnati da Catherwood e che divenne un libro di punta nel 1843.
L'analisi tecnica di Catehrwood sull'architettura maya è importante, riteneva che il murale Maya fosse addirittura superiore a quello romano di Pompei ed Ercolano.[3]
Morì durante una traversata sull'Oceano Atlantico ed in presenza di scarsa visibilità. Lasciata Liverpool per raggiungere New York, la SS Artic si scontrò con il piroscafo francese Vesta ed affondò; l'incidente comportò ulteriori perdite e stranamente il nome di Catherwood per alcune settimane non comparve in alcuna lista.