Nacque a Madrigal de las Altas Torres (Spagna) il 28 ottobre 1544, da genitori profondamente cristiani: Cristoforo e Giovanna de Bustamante y Sanmartín, di nobile discendenza. Terza di quattro figli, fin da bambina amava pregare.
Di precoce intelligenza, a suo padre e alla governante chiedeva spiegazioni sulla dottrina cristiana, nello stesso tempo era generosa verso i poveri, particolarmente verso i bambini. Giovinetta, visitava gli infermi nell'ospedale e nelle loro case, invitando le coetanee a fare lo stesso ai senzatetto offriva la sua casa per passarvi la notte. Insieme a sua sorella soccorse con coraggio e generosità gli ammalati durante la peste che colpì Madrigal nel 1570.
Parente di Teresa di Gesù, quando rimase sola per la morte dei genitori e dei fratelli, fu accolta nel monastero di Medina del Campo, dove prese l'abito il 6 ottobre 1571; il 5 agosto 1573 fece la professione. Tra Caterina e Teresa vi era una conoscenza profonda e un sostegno reciproco sulla via della santità. Quando Teresa la designò priora del nuovo monastero di Soria nel 1581, parlando di lei con il provinciale, p. Girolamo Gracián ebbe a dire: «Caterina di Cristo sa amare molto Dio ed è una grande santa ed ha una spiritualità molto alta, e non ha bisogno di sapere di più per governare. Sarà una brava priora come ce ne sono tante».
L'ultima lettera conosciuta di santa Teresa è indirizzata proprio a Caterina. Alla morte di Teresa di Gesù (5 ottobre 1582), p. Gracián chiese a Caterina di Cristo di mettere per iscritto la sua esperienza interiore e la designò continuatrice dell'opera di santa Teresa di Gesù; fu lei ad aprire la prima comunità carmelitana di Pamplona, l'8 dicembre 1583 e quella di Barcellona (Catalogna), il 14 giugno 1588.
Già in vita la Madre godeva fama di santità per le sue virtù, specialmente l'umiltà e la carità. Purificata dalla sofferenza e stimata da tutti, morì a Barcellona il 3 gennaio 1594, suscitando il rimpianto di quanti l'avevano conosciuta.
Il 20 marzo 1993 è stato concesso il decreto di validità all’Inchiesta diocesana sulla “vita, virtù e fama di santità”.