Nació aproximadamente en el año 1592  (demostrado por Joaquín María Ferrer al publicar las memorias de Catalina en el apéndice del libro agrega la partida de bautismo), en la localidad de San Sebastián, en el seno de una familia vasca noble, hija del capitán don Miguel de Erauso y de doña María Pérez de Galarraga. En sus memorias Catalina declara haber nacido en 1585.  Se escapó de un convento antes de tomar los votos, tras según su propio relato haberse peleado con una de las monjas, comenzó a vestirse de hombre y se dio una nueva identidad: Francisco de Loyola, con la cual partió en busca de aventuras primero en España, y luego embarcándose  para las Indias en un barco que mandaba un tío suyo, Esteban Eguiño. Allí llevó una dura vida como soldado en las colonias hispánicas. Fueron a Cartagena de Indias, embarcaron plata y ella le robó a su tío 500 pesos, saltó a tierra y se escapó. Trabajó en un comercio de ropas en Panamá, bajo las órdenes de un comerciante que la sacó bajo fianza luego de que Catalina agrediera a un hombre, y tuviera luego un duelo; a su vez este señor tenía una amante, dicha amante le propuso a Catalina que se casara con ella;  perdió su trabajo estando en Lima, “solía jugar y triscar”con dos doncellas cuñadas del amo; “y un día, estando en el estrado peinándome acostado en sus faldas y andándole en las piernas”, la sorprendieron y la despidieron.

Marchó entonces hacia Chile, allí estaba su hermano que era capitán y a sus órdenes sin darse a conocer, ni ser reconocida, comenzó a trabajar como soldado, allí demostró su valor en la batalla y fue ascendida al grado de alférez, también allí tuvo varias reyertas, donde mató a varios hombres, incluso a Miguel su hermano a quien no había reconocido. Luego de este último episodio encaminó sus pasos hacia Tucumán, donde tras atravesar los Andes llegó casi moribunda y fue acogida por una mujer que le pidió que  se quedara con ella para manejar la casa y casarse con su hija. Pero Catalina se escapó, diciendo en sus memorias que “ era muy negra y fea como un diablo y muy contraria a mi gusto, que fue siempre de buenas caras”. No fue la única vez que quisieron casarla por otra parte. Sus aventuras fueron muchas y variadas desde lo trágico hasta lo más divertido y aparecen narradas justamente en sus memorias,  que así comienza: "La verdad es ésta: que soy mujer, que nací en tal parte, hija de fulano y zutana; que me entraron de tal edad en tal convento con fulana, mi tía; que allí me crié; que tomé el hábito, que tuve noviciado; que estando para profesar, por tal ocasión me salí; que me fui a tal parte, me desnudé, me vestí, me corté el cabello, partí allí y acullá, me embarqué, aporté, trajiné, maté, herí, maleé, correteé, hasta venir a parear en lo presente y a los pies de Su Ilustrísima...”

Sus memoriasfueron publicadas mucho tiempo después, el manuscrito original se perdió pero el poeta español Cándido María Trigueros lo copió en el siglo XVIII. Y el historiador de la corona Juan Bautista Muñoz hizo otra copia en 1784 y la incluyó en su Historia del Nuevo Mundo. Pero fue en el siglo XIX cuando Joaquín de Ferrer un estudioso vasco hizo una copia y la imprimió como la Historia de la Monja Alférez Doña Catalina de Erauso,  escrita por ella misma. 

Fue una gran soldado a la vez, que pendenciera, y transgresora respecto de la ley, enfrentó varias sentencias por homicidio, participó en duelos y flirteó con otras mujeres. Su historia ha sido reconstruida varias veces literaria tanto como cinematográficamente, en el cine han habido varias versiones, en algunas se le ha quitado el componente lésbico y otras versiones aparece su atracción por el mismo sexo. Entre los films que se han hecho figura una versión del año 1944 con María Félix (versión heterosexual); otra versión del año 1986, dirigida por Javier Aguirre, bajo el mismo título de La monja alférez, donde la presentan como una mujer que desde la niñez se sintió atraída por el sexo femenino. En la película She must be seeing things de Sheila Mc Laughlin, aparece la historia de la monja como una película dentro del film. En ese film una de las protagonistas está realizando una película sobre Catalina, titulada justamente de esa manera, un film que se toma ciertas libertades sobre la vida de esta mujer y que también la describe con un claro matiz lésbico. Volviendo a la historia de Catalina, su verdadero sexo fue descubierto justamente cuando terminó luego de una de sus correrías en la cárcel, en Guamanga, Perú, allí se lo confesó al obispo Agustín de Carvajal. Vuelve a España ya como mujer en el año 1624. El rey Felipe IV asombrado por sus hazañas  le concede una pensión de 800 ducados en agosto de 1625. Luego es recibida en audiencia por el papa Urbano VIII, que le concede el permiso de vestir de hombre. Vive durante  algún tiempo en Nápoles y Madrid, para , según se cree,  embarcar nuevamente hacia América. Su pista se pierde en 1635, y no se sabe mucho de sus destino sobre el cual se especula. Un capuchino, fray Nicolás de Rentería, declaró que, en 1645, encontró varias veces en Veracruz de México al Alférez Catalina de Erauso, que entonces se hacía llamar Antonio de Erauso. No se conoce la fecha exacta de su muerte de la cual existen dos versiones, no sólo de fecha sino también la forma en que murió.