Zanim doszło do małżeństwa Gustawa Wazy z Katarzyną, król bezskutecznie starał się o rękę Krystyny Gylersterny[3], wdowy po Stenie Sture Młodszym, szwedzkim regencie w latach 1512–1520. Również zabiegi o żonę czynione w Danii, Polsce, Meklemburgii czy na Pomorzu nie przyniosły rezultatu[3]. Ostatecznie 35-letni Gustaw poślubił Katarzynę, córkę księcia Magnusa I, władcy relatywnie małego księstwa Saksonia-Lauenburg, leżącego pomiędzy Hamburgiem a Lubeką[3]. Ślub odbył się w dniu 18. urodzin Katarzyny, 24 września 1531 roku, w katedrze sztokholmskiej[4].
Literatura opisuje Katarzynę jako małżonkę kapryśną, obojętną i nieustannie krytykującą wszystko co szwedzkie, a jej małżeństwo z Gustawem za niefortunne i nieszczęśliwe[2]. Król jednak uznał związek za udany politycznie. Katarzyna była spokrewniona z dynastią Folkungów, panującą w Szwecji w XIII i XIV wieku. Ponadto dzięki temu związkowi był w stanie nawiązać ważne kontakty z książętami północnych Niemiec, jak również utrzymać dobre stosunki z Danią poprzez siostrę Katarzyny, Dorotę, małżonkę następcy tronu Danii, księcia Chrystiana, późniejszego króla Chrystiana III[2].
Ze związku Katarzyny z Gustawem urodziło się jedno dziecko: syn Eryk[1] (1533–1577), będący w latach 1560–1568 królem Szwecji.
Śmierć
We wrześniu 1535 roku będąca w ciąży[2] Katarzyna uczestniczyła w przyjęciu na zamku w Sztokholmie urządzonym na cześć księcia duńskiego Chrystiana. Miało ono być demonstracją poparcia dla niego w staraniach o koronę królewską[1]. Podczas tańca królowa upadła, doznając bliżej nieznanego urazu. Na skutek wynikłych komplikacji zmarła[1][2][3] 23 września, w przededniu swoich 22. urodzin.
Przeciwnicy polityczni Gustawa rozpuszczali plotkę, jakoby to król przyczynił się do śmierci Katarzyny, zadając jej cios ostrym narzędziem w głowę[2][3]. Współczesne badania jej szczątków zaprzeczyły tym pogłoskom[3].
Katarzyna została pochowana 1 października 1535[2] w katedrze sztokholmskiej[1]. Po śmierci Gustawa Wazy jej ciało 21 grudnia 1560 roku[2] złożono u boku męża i jego drugiej żony Małgorzaty w kaplicy Gustavianum w uppsalskiej katedrze[1].