Екатерина по матери принадлежала к Голштейн-Готторпскому княжескому роду, одному из многочисленных княжеских родов Северной Германии, а по отцу – к другому тамошнему же и еще более мелкому владетельному роду – Ангальт-Цербстскому. Отец Екатерины, Христиан Август из Цербст-Горнбургской линии Ангальтского дома, подобно многим своим соседям, мелким северогерманским князьям, состоял на службе у прусского короля.