Catharine a grandi dans une ferme équestre à Fredericton, au Nouveau-Brunswick, où elle était une écuyère de compétition, avant de découvrir le vélo de montagne à l'âge de 16 ans. Elle a fait sa première course sur un vélo qu'elle a emprunté à son frère. Elle se souvient : « Ce que je me rappelle du départ, c'est d'avoir tombé et d'avoir fait de nombreuses chutes. » Depuis ce temps, Catharine a participé à des courses dans 17 pays et aux Jeux olympiques à deux reprises. Avant les Jeux de Londres en 2012, elle a dominé le sondage en ligne des amateurs pour la sélection du porte-drapeau canadien.
Elle envisage ses troisièmes Jeux olympiques à Rio de Janeiro en 2016. Parmi ses autres remarquables réalisations, mentionnons une médaille d'or aux Jeux panaméricains de 2007 et une d'argent en 2015. Elle a également gagné à la série Coupe du monde 2010 de l'UCI, aux Championnats mondiaux 2011 et aux Jeux du Commonwealth en 2014. Catharine fait partie de l'Équipe nationale canadienne depuis 2004 et de l'Équipe professionnelle Luna Chix depuis 2008. Avant une course, Catharine raconte qu'elle doit visualiser une boucle du parcours et tous les différents scénarios avant de pouvoir s'endormir. Une des choses qui l'exaspère? Les gens qui abandonnent leur panier d'épicerie dans le stationnement.