Katarina av Vadstena (født Katarina Ulfsdotter 1331, død 24. mars 1381 i Vadstena) var en svensk birgittinernonne og senere helgen. Hun var datter til Birgitte og Ulf Gudmarsson.
Katarina ble i ung alder gift med den fornemme Egard Lydersson van Kyren. Inspirert av tidens jomfruelighetsideal overtalte hun sin ektefelle til å respektere hennes jomfrudom, noe han også gjorde.
I 1349 påbegynte Birgitte sin etterlengtede pilegrimsferd til Roma, og Katarina fulgte etter året senere. Kort tid etter kom budet om maken Egards død. Birgitte og Katarina levde et klosterliknende liv i fattigdom og felles bønn i Roma. Etter Birgittes død i 1373 førte Katarina sin mors støv i triumf tilbake til Sverige. I 1375 vendte Katarina tilbake til Roma for å få Birgittinerordenens regel bekreftet og for å utvirke sin mors helligkåring.
Liksom sin mor skal Katarina ha mottatt himmelske åpenbaringer. Den siste tiden i Vadstena var Katarina svært syk. Hun avled ifølge Vadstena klosters minnebok den 24. mars 1381. Tre biskoper forrettet i hennes begravelse, og mange overnaturlige tegn ble bevitnet ved hennes grav. Pave Innocens VIII tillot i 1484 Katarinas kult for Sverige. Den høytidlige skrinleggningen, som svarte til dagens saligforklaring, eide rom i Vadstena den 1. august 1489. Hun feires den 24. mars i den romersk-katolske kirke, og den 2. august i Sverige.