Катерина Мартинелли (ок. 1589-1608) была итальянской оперной певицей, которая была нанята герцогом Винченцо I из Мантуи с 1603 года до ее смерти в 1608 году.
Заглавная роль в опере Клаудио Монтеверди L'Arianna была написана для Мартинелли, но она умерла до его премьеры.
Мартинелли родился в Риме в 1589 году. В 1603 году она приехала в Мантую по просьбе герцога Винченцо, который изначально намеревался пройти обучение во Флоренции, но позже передумал. После прибытия в Мантую она жила в доме Монтеверди.
Хотя мало что известно о ее жизни после ее прибытия в Мантую, можно предположить, что она регулярно пела при дворе и что Монтеверди написал для нее много музыкальных произведений. До самой смерти она была излюбленным сопрано герцога при дворе.
Мартинелли умер от оспы 9 марта 1608 года. Герцог построил для нее мраморную гробницу и распорядился, чтобы Кармелит Священники должны праздновать Мессу и Офисы в ее память каждый год в годовщину ее смерти. По просьбе герцога Монтеверди составил декорацию из сестины, написанной в ее памяти Сципионом Аньелли, мантуанским епископом.