Catarina Willoughby (em inglês: Catherine; Parham Hall, 22 de março de 1519 - Castelo de Grimsthorpe, 19 de Ssetembro de 1580), foi uma fidalga inglesa que viveu na corte de Henrique VIII de Inglaterra, de Eduardo VI e, mais tarde, de Isabel I. Ela foi suo jure 12ª Baronesa de Willoughby de Eresby, como sucessora de seu pai.