Caterina van Hemessen lärde sig med all säkerhet att måla av sin far, konstnären Jan Sanders van Hemessen (1500–66), i födelsestaden Antwerpen. Hon samarbetade med honom i stora beställningsverk. Caterina van Hemessen tycks ha specialiserat sig på porträtt, präglade av dels manierism, dels renässansens återhållna realism.