A 23 anni, vincendo tutti i tentativi del padre di allontanarla dal cammino che il Signore le tracciava, Caterina ottenne l'autorizzazione ad entrare in convento come postulante, nella Casa delle Figlie della Carità di Chatillon-sur-Seine.
Il 21 aprile 1830, varcò per la prima volta la soglia del noviziato della Figlie della Carità, in Rue du Bac a Parigi.
La notte tra il 18 e il 19 luglio 1830, Santa Caterina fu condotta da un angelo nella grande cappella della Casa Madre, dove avrebbe avuto un colloquio durato più di due ore con la Madonna, che le avrebbe preannunziato nuovi incontri.
"Fu il momento più dolce di tutta la mia vita - afferma la Santa - è impossibile esprimere ciò che provavo. La Santissima Vergine mi disse:
"Figlia mia il buon Dio vuole affidarti una missione. Dovrai soffrire molto, ma supererai ogni sofferenza pensando che è per la gloria del buon Dio. Il mondo intero sarà colpito da ogni tipo di male. (Dicendo questa la Vergine aveva un'espressione molto triste). Però venite ai piedi di questo altare. Qui le grazie verranno diffuse a tutte le persone, grandi e piccole, specialmente su coloro che le chiedono."
L'apparizione più nota fu quella del 27 novembre, nella quale si possono distinguere due fasi. Nella prima fase la Madonna sarebbe apparsa a Caterina, ritta su un globo avvolto dalle spire di un serpente. La Vergine avrebbe offerto a Dio un altro piccolo globo dorato, che dovrebbe simboleggiare ogni singolo credente, ch'ella avrebbe tenuto all'altezza del cuore. Dalle mani della Madonna sarebbero piovuti sul globo inferiore due fasci di luce. Nella seconda fase, scomparso il piccolo globo d'oro, le mani della Vergine si sarebbero abbassate, irraggianti fasci luminosi, e, come a formare un'aureola, intorno alla testa della Madonna, sarebbero apparse le parole: "O Maria, concepita senza peccato, pregate per noi che ricorriamo a Voi". Poi il quadro sarebbe parso visto nel suo retro: la figura della Madonna sarebbe scomparsa e al centro sarebbe apparsa la lettera M, al di sopra della quale appare la croce e al di sotto i Sacri Cuori di Gesù e Maria. Una voce interiore avrebbe chiesto a Caterina di far coniare una medaglia che riproducesse la visione.
Santa Caterina raccontò:
"Il 27 novembre 1830...vidi la Madonna. Era di media statura, stava in piedi, indossava un abito di seta bianco aurora, con il velo bianco che le copriva la testa e scendeva ai lati fino ai piedi. A questo punto non so esprimere ciò che ho visto e udito, la bellezza e il fulgore, i raggi tanto belli..."
Riferendosi ad essi la Madonna disse:
"E' il simbolo delle grazie che spargo sulle persone che le chiedono."
Mi faceva così comprendere quanto sia gradevole pregare la Vergine Santissima e quanto Ella sia generosa con le persone che La pregano.
"Gli anelli dai quali non partono raggi rappresentano le grazie che si dimenticano di chiedermi."
In quel momento si formò un quadro intorno alla Vergine Santa, un po' ovale, in alto erano scritte in lettere d'oro queste parole: - O Maria concepita senza peccato, prega per noi che ricorriamo a Te.
"Quindi si udì una voce che mi diceva:
- Fai coniare una medaglia come questo modello. Tutte le persone che la porteranno al collo, riceveranno grandi grazie. Le grazie saranno abbondanti per le persone che la useranno con fiducia. -"
Prima di ottenere che la medaglia in questione fosse coniata, Santa Caterina dovette affrontare grandi difficoltà, prima fra tutte l'incredulità del suo confessore. Ma la potenza di Dio trionfò e due anni dopo, nel 1832 vennero coniati i primi 1500 esemplari.
L’umile suora pianse di gioia ricevendo la medaglia tra le mani e con entusiasmo si impegnò a diffonderla tra i malati ed i poteri a cui prestava soccorso.
La medaglia fu presto detta "miracolosa" ed il presunto "miracolo" che fece più scalpore fu la conversione dell'ebreo agnostico Alphonse Marie Ratisbonne (1842).
Verso la fine del 1876 S. Caterina predisse la sua prossima morte che avvenne il 31 dicembre dello stesso anno. Introdotta la Causa per la sua Beatificazione e Canonizzazione nell'anno 1907, fu beatificata il 28 maggio 1933 da Pio XI e canonizzata il 27 luglio 1947 da Pio XII.
Nel 1933, il suo corpo riesumato fu trovato intatto. Il corpo incorrotto della Santa giace nell'urna della cappella di Rue du Bac a Parigi, dove le era apparsa la Madonna.
