Née le 30 novembre 1568, à Paris, fille de François II de Montholon, avocat au Parlement, futur garde des Sceaux, Catherine de Montholon est baptisée le lendemain en l’église Saint-André. Cette ancienne famille est originaire de l’Autunois. Elle épouse, vers 1596-97, René Le Beau, seigneur de Sanzelles, maître des requêtes au Parlement de Paris, décédé en 1611. Ils auront deux enfants, dont l’un meurt en bas-âge. À Dijon, à cette époque, Françoise de Xainctonge réunit autour d’elle quelques jeunes filles laïques qui se consacrent aux visites dans les prisons et les hôpitaux, à l’aide aux familles pauvres, puis à l’enseignement des filles. Une ordonnance de Charles d’Escars, évêque de Langres, du 4 octobre 1607 et une autorisation des magistrats de Dijon, en date du 2 mai 1608, officialisent la communauté des ursulines qui obtient, en outre, des lettres patentes d’Henri IV.

Catherine de Montholon apporte à la petite communauté provinciale, non seulement les ressources nécessaires à sa survie, mais le reflet du mouvement de haute spiritualité religieuse auquel elle avait été mêlée à Paris dans le cercle du cardinal de Bérulle et de madame Acarie, qui allait devenir la bienheureuse Marie de l’Incarnation.

C’est après la mort de son époux et le mariage de sa fille Anne, à Dijon, avec Jacques Baillet de Vaugrenant, fils du président du Parlement de Bourgogne, que Catherine de Montholon s’intéresse aux ursulines, à la demande de son amie madame Acarie qui, connaissant ses attaches familiales en Bourgogne, lui signale la situation critique (financière) de Françoise de Xainctonge et de ses compagnes.

Au cours d’un séjour à Dijon, le 28 avril 1616, Catherine visite le monastère et décide d’y vivre dans la retraite. Elle passe, le 10 juin 1616, un contrat, avec la supérieure, selon lequel elle entre dans la communauté « en qualité de fondatrice et de bienfaitrice, pour vivre en icelle avec plus de tranquillité et au service de Dieu, s’éloignant du monde le plus qu’elle pourra…» Nourrie et logée dans une chambre séparée, en compagnie de sa femme de chambre, elle fait, en échange, donation d’une rente annuelle et perpétuelle de 1200 livres tournois.

Catherine de Montholon joue un rôle actif dans la direction du couvent et sa constitution définitive en monastère. Par son appui matériel et les réformes qu’elle impose, elle donne sa structure définitive à la communauté. Tout en restant laïque, elle s’impose une règle de vie très stricte. En témoigne l’admirable portrait laissé par Jean Tassel, saisissant de réalisme. Le visage ravagé par l’âge, émacié par les pénitences, les mains amaigries contrastent avec l’intensité du regard, qui traduit une vie intérieure intense dont les ans n’ont pas éteint la flamme. La fondatrice reste dans le monastère jusqu’à sa mort « en odeur de sainteté », survenue le 29 avril 1650, âgée de 82 ans, où elle fut inhumée.