Katarzyna I z Courtenay, fr. Catherine de Courtenay (ur. w 1274, zm. 2 stycznia 1307/1308 w Paryżu) – tytularna cesarzowa Konstantynopola w latach 1283–1307/8.

Była córką tytularnego cesarza Konstantynopola - Filipa I, z kapetyńskiej gałęzi rodu de Courtenay i Beatrycze Andegaweńskiej. Jej dziadkami ze strony matki byli: król Sycylii - Karol I i Beatrycze Prowansalska - hrabina Prowansji. Jej ojciec zmarł w 1283 i Katarzyna odziedziczyła po nim prawa do tronu cesarstwa. 8 lutego 1301 poślubiła swojego kuzyna - hrabiego Valois, młodszego brata króla Francji - Filipa IV Pięknego - Karola de Valois (była jego drugą żoną). Karol jako jej małżonek został tytularnym cesarzem Konstantynopola - stracił ten tytuł po śmierci Katarzyny.

Katarzyna i Karol mieli 4 dzieci

• Katarzynę, która zmarła w dzieciństwie,
• Jana, hrabiego Chartres, który zmarł w dzieciństwie,
• Katarzynę II de Valois, żonę Filipa, księcia Tarentu i tytularną cesarzową Konstantynopola - spadkobierczynię matki,
• Joannę, żonę Roberta III, hrabiego d'Artois.