De más de medio cuerpo, Catalina Micaela (1567-1597) viste saya entera negra con cuello y puños de puntas, mangas interiores en blanco oro, con lazos blancos. Dos vueltas de perlas, collar, botones de oro labrado y cinturón son su rica joyería. Al igual que otros retratos cortesanos apoya una mano sobre un sillón, en alusión a su alta alcurnia, mientras con la otra sostiene algún objeto femenino, en este caso su pareja de guantes.

Es el único retrato que Sánchez Coello pinta de la Infanta adulta, poco antes de que partiera para Saboya, siendo una de las obras más preciadas del pintor. El paulatino alejamiento de la minuciosidad, la pincelada suelta y libre, bien visible en el cabello y en el tocado, y la gama cromática empleada en el rostro hacen evidente la influencia de Tiziano.

Algunos autores la consideran obra de Sofonisba Anguissola.