Полное имя Филимонова Катерина Федоровна.
Падчерица графини — «падчерица была почти красавица, почти еще девочка, но с редким сердцем, с ясной, непорочной душой, весела, умна, нежна...» И, что особенно существенно для князя Валковского, — «хоть и без связей, но очень богата». Она и становится невестой Алеши Валковского благодаря хитросплетениям его отца. Алеша, конечно, всем сердцем любил Наташу Ихменеву (которая для него ушла из дому, заслужив проклятие отца), но отец-иезуит тонко рассчитал, и уже вскоре увлекающийся пылкий Алеша так характеризует своей тогда еще невесте Наташе Катю: «Ох, если б ты знала Катю! Если б ты знала, что это за нежная, ясная, голубиная душа! Но ты узнаешь; только дослушай до конца! Две недели тому назад, когда по приезде их отец повез меня к Кате, я стал в нее пристально вглядываться. <...> Не буду ничего говорить, не буду хвалить ее, скажу только одно: она яркое исключение из всего круга. Это такая своеобразная натура, такая сильная и правдивая душа, сильная именно своей чистотой и правдивостью, что я перед ней просто мальчик, младший брат ее, несмотря на то, что ей всего только семнадцать лет. Одно еще я заметил: в ней много грусти, точно тайны какой-то; она неговорлива; в доме почти всегда молчит, точно запугана...»
Юная Катя со своим наивным эгоизмом как нельзя лучше подходит Алеше. Натура ее ярко раскрывается в сцене встречи-свидания с соперницей Наташей:
«Она вошла робко, как виноватая, и пристально взглянула на Наташу, которая тотчас же улыбнулась ей. Тогда Катя быстро подошла к ней, схватила ее за руки и прижалась к ее губам своими пухленькими губками. Затем, еще ни слова не сказав Наташе, серьезно и даже строго обратилась к Алеше и попросила его оставить нас на полчаса одних.
— Ты не сердись, Алеша, — прибавила она, — это я потому, что мне много надо переговорить с Наташей, об очень важном и о серьезном, чего ты не должен слышать. Будь же умен, поди. А вы, Иван Петрович, останьтесь. Вы должны выслушать весь наш разговор.
— Сядем, — сказала она Наташе по уходе Алеши, — я так, против вас сяду. Мне хочется сначала на вас посмотреть.
Она села почти прямо против Наташи и несколько мгновений пристально на нее смотрела. Наташа отвечала ей невольной улыбкой.
— Я уже видела вашу фотографию, — сказала Катя, — мне показывал Алеша.
— Что ж, похожа я на портрете?
— Вы лучше, — ответила Катя решительно и серьезно. — Да я так и думала, что вы лучше.
— Право? А я вот засматриваюсь на вас. Какая вы хорошенькая!
— Что вы! Куды мне!.. голубчик вы мой! — прибавила она, дрожавшей рукой взяв руку Наташи, и обе опять примолкли, всматриваясь друг в друга. — Вот что, мой ангел, — прервала Катя, — нам всего полчаса быть вместе; madame Albert и на это едва согласилась, а нам много надо переговорить... Я хочу... я должна... ну я вас просто спрошу: очень вы любите Алешу?
— Да, очень.
— А если так... если вы очень любите Алешу... то... вы должны любить и его счастье... — прибавила она робко и шепотом.
— Да, я хочу, чтоб он был счастлив...
— Это так... но вот, в чем вопрос: составлю ли я его счастье? Имею ли я право так говорить, потому что я его у вас отнимаю. Если вам кажется и мы решим теперь, что с вами он будет счастливее, то... то...
— Это уже решено, милая Катя, ведь вы же сами видите, что всё решено, — отвечала тихо Наташа и склонила голову. Ей было, видимо, тяжело продолжать разговор.
Катя приготовилась, кажется, на длинное объяснение на тему: кто лучше составит счастье Алеши и кому из них придется уступить? Но после ответа Наташи тотчас же поняла, что всё уже давно решено и говорить больше не об чем. Полураскрыв свои хорошенькие губки, она с недоумением и с печалью смотрела на Наташу, всё еще держа ее руку в своей. <...>.
— Что с ним делать теперь! И как он мог оставить вас для меня, не понимаю! — воскликнула Катя. — Вот как теперь увидала вас и не понимаю! — Наташа не отвечала и смотрела в землю. Катя помолчала немного и вдруг, поднявшись со стула, тихо обняла ее. Обе, обняв одна другую, заплакали. Катя села на ручку кресел Наташи, не выпуская ее из своих объятий, и начала целовать ее руки.
— Если б вы знали, как я вас люблю! — проговорила она плача. — Будем сестрами, будем всегда писать друг другу... а я вас буду вечно любить... я вас буду так любить, так любить...»
Тут вспоминается невольно суждение язвительного не по годам Н. А. Добролюбова (шарж на которого можно усмотреть в герое романа Безмыгине) из статьи-рецензии «Забитые люди» (1861) на роман Достоевского: «Что за куричьи чувства!..»
В итоге Наташа Ихменева остается одна, а младший Валковский и Катя, поженившись, обеспечат Валковскому-старшему вожделенное богатство...