Дочь князя и княгини Х-х, младшая сестра по матери Александры Михайловны. Неточка Незванова, попав после смерти родителей в дом князя Х-го и очнувшись после болезни, увидела Катю впервые: «Вновь открыв глаза, я увидела склонившееся надо мною лицо ребенка, девочки одних лет со мною, и первым движением моим было протянуть к ней руки. С первого взгляда на нее, — каким-то счастьем, будто сладким предчувствием наполнилась вся душа моя. Представьте себе идеально прелестное личико, поражающую, сверкающую красоту, одну из таких, перед которыми вдруг останавливаешься как пронзенный, в сладостном смущении, вздрогнув от восторга, и которой благодарен за то, что она есть, за то, что на нее упал ваш взгляд, за то, что она прошла возле вас. Это была дочь князя, Катя, которая только что воротилась из Москвы. Она улыбнулась моему движению, и слабые нервы мои заныли от сладостного восторга. <...> Каждое утро Катя подходила к моей постели, всегда — с улыбкой, со смехом, который не сходил с ее губ. Ее появления ждала я как счастья; мне так хотелось поцеловать ее! Но шаловливая девочка приходила едва на несколько минут; посидеть смирно она не могла. Вечно двигаться, бегать, скакать, шуметь и греметь на весь дом было в ней непременной потребностью...» Характер Кати осложнял жизнь и ей самой, и окружающим. Неточка проницательно замечает: «Покраснеть, сгореть от стыда — было ее первым движением почти при каждой неудаче, в досаде ли, от гордости ли, когда ее уличали за шалости, — одним словом, почти во всех случаях. <...> Бедняжка была горда и самолюбива до крайности...» Особенно ярко характеризует натуру Кати история, как она бесстрашно приручала грозного бульдога Фальстафа.
Дружба Неточки и Кати, пройдя через препоны первых непониманий и взаимных обид, становилась всё крепче и горячее, так что под конец начала принимать болезненные (особенно — по мнению княгини) формы — они расставались на несколько часов со слезами и при новой встрече не могли нацеловаться. Тут как раз пришло сообщение из Москвы, что опасно заболел брат Кати Саша, княгиня поехала туда и взяла с собой Катю. После этого, как сообщает Неточка в опубликованной части романа, они вновь увиделись с княжной только через восемь лет, а как дальше развивались их взаимоотношения читателю узнать уже было не суждено.
Но образ Кати, как бы ее тень, не раз впоследствии появлялась-мелькала в творчестве Достоевского: она упоминается в качестве своеобразного ориентира характера той или иной героини в подготовительных материалах к неосуществленному замыслу «Брак», романам «Идиот», «Бесы» и «Подросток».