Catarina Gonçalves nasceu a 20 de setembro de 1991.

Iniciou os seus estudos musicais no Conservatório de Música Calouste Gulbenkian de Braga, na classe de violoncelo da professora Raquel Alves. Como aluna do Conservatório, obteve o Prémio de Mérito Académico, o Prémio de Mérito Musical, o Prémio de Mérito Artístico e o Prémio de Mérito do Ministério da Educação. Foi solista com a Orquestra do Norte, a Orquestra Académica Metropolitana e a Orquestra Clássica da Madeira.

Como instrumentista de Música de Câmara, integra o Trio do Desassossego, vencedor da 27.ª edição do Prémio Jovens Músicos na categoria de Música de Câmara (nível superior). Com este trio, teve a oportunidade de estudar durante um ano na prestigiada Hochschule für Musik und Medien em Hannover, na Alemanha, na classe do professor Markus Becker. Fez também parte do Quarteto de Cordas de Guimarães, tendo efetuado concertos na Polónia, na Alemanha e no Festival Internacional de Música de Macau.

Como instrumentista de orquestra, foi membro da European Union Youth Orchestra, onde tocou sob a direção de Jac van Steen e de Vladimir Ashkenazy. No ano de 2012, integrou como chefe de naipe a Fundação Orquestra Estúdio, no âmbito da Capital Europeia da Cultura. Já colaborou com a Orquestra de Câmara Portuguesa, a Orquestra Clássica do Sul, a Orquestra de Câmara de Cascais e Oeiras, a Orquestra Metropolitana de Lisboa, a Orquestra Gulbenkian e a Deutsche Kammerakademie Neuss am Rhein.

Frequentou, como participante e ouvinte, vários cursos de aperfeiçoamento orientados por professores como Dimitri Ferschtman, Alexander Kniazev, Ília Laporev, Marcio Carneiro, Anne Gastinel, Maria de Macedo, Lluis Claret, Amit Peled, Claudio Bohorquez e António Menezes, entre outros. Finalizou no ano de 2013 a Licenciatura na Academia Nacional Superior de Orquestra na classe do professor Paulo Gaio Lima. Representou a ANSO na 4.ª edição do Prémio Internacional Guilhermina Suggia. Concluiu com distinção, em 2017, o Mestrado na Robert Schumann Hochschule Düsseldorf, em parceria com a Orchesterzentrum NRW, na Alemanha, na classe do professor Gregor Horsch (Solista A da Orquestra Royal Concertgebouw). Durante a sua formação, trabalhou com solistas de algumas das principais orquestras europeias, tais como Frank Michael Guthmann (Mahler Chamber Orchestra), Tamás Varga (Orquestra Filarmónica de Viena), Christopher Franzius (NDR Elbphilharmonie), Floris Mijnders (Orquestra Filarmónica de Munique) e Ludwig Quandt (Orquestra Filarmónica de Berlim). Teve, ainda, a oportunidade de tocar a solo a obra Kammermusik N.º 3, Op. 36/2 de Paul Hindemith com o maestro Ernst Kovacic.

Atualmente, integra a Orquestra Metropolitana de Lisboa.