Se casaron el 28 de
agosto de 1533, teniendo ambos catorce años.  
A media noche del día de la boda, el rey Francisco I acompañó a su hijo
Enrique a la habitación matrimonial para estar presente en la consumación
sexual de dicho matrimonio y  a la mañana
siguiente, el Papa Clemente VII visitó al matrimonio en su lecho conyugal para
dar la bendición a dicha unión.

Las relaciones entre
Enrique y Catalina fueron frías y su marido no mostró ningún interés por
ella.   Al mismo tiempo, Enrique disponía
de varias amantes.   En sus diez primeros
años de matrimonio no tuvieron ningún hijo.  
En 1537, se produce un hecho relevante y es que Enrique tiene una hija
con su amante Philippa Duci, que es reconocida por el príncipe y además sirve
para demostrar que éste es fértil.