พระราชินีแคทเธอรีนทรงเสกสมรสกับดยุกอองรีแห่งออร์เลอองผู้ต่อมาครองราชย์เป็นพระเจ้าอองรีที่ 2 แห่งฝรั่งเศสที่มาร์เซย์เมื่อวันที่28 ตุลาคม ค.ศ. 1533 มีพระราชโอรสธิดาสิบพระองค์ เจ็ดพระองค์รอดมาจนโต พระราชโอรสสามพระองค์ขึ้นครองราชย์เป็นพระมหากษัตริย์ของฝรั่งเศส พระราชธิดาสองพระองค์เสกสมรสกับผู้ต่อมาเป็นกษัตริย์ และพระราชธิดาองค์หนึ่งเสกสมรสกับกับดยุก

• พระเจ้าฟรองซัวส์ที่ 2 แห่งฝรั่งเศส (19 มกราคม ค.ศ. 1544 – 5 ธันวาคม ค.ศ. 1560) เสกสมรสกับพระราชินีนาถแมรีที่ 1 แห่งสกอตแลนด์ ในปี ค.ศ. 1558

• เอลิซาเบธแห่งวาลัวส์ สมเด็จพระราชินีแห่งสเปน (2 เมษายน ค.ศ. 1545 – 3 ตุลาคม ค.ศ. 1568) เสกสมรสกับพระเจ้าฟิลลิปที่ 2 แห่งสเปน ในปี ค.ศ. 1559

• โคลด ดัชเชสแห่งลอร์แรน (12 พฤศจิกายน ค.ศ. 1547 – 21 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1575) เสกสมรสกับชาลส์ที่ 3 ดยุกแห่งลอร์แรน.

• หลุยส์ ดยุกแห่งออลีอองส์ (3 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1549 – 24 ตุลาคม ค.ศ. 1549) สิ้นพระชนม์ตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์

• พระเจ้าชาลส์ที่ 9 แห่งฝรั่งเศส (27 มิถุนายน ค.ศ. 1550 – 30 พฤษภาคม ค.ศ. 1574) เสกสมรสกับเอลิซาเบธแห่งออสเตรีย สมเด็จพระราชินีแห่งฝรั่งเศส ในปี ค.ศ. 1570

• พระเจ้าอองรีที่ 3 แห่งฝรั่งเศส (19 กันยายน ค.ศ. 1551 – 2 สิงหาคม ค.ศ. 1589) เสกสมรสกับหลุยส์แห่งลอร์แรน-โวเดมองท์ ในปี ค.ศ. 1575

• มาร์เกอรีตแห่งวาลัวส์ สมเด็จพระราชินีแห่งฝรั่งเศส (14 พฤษภาคม ค.ศ. 1553 – 27 มีนาคม ค.ศ. 1615) เสกสมรสกับอองรีแห่งนาวาร์ต่อมาขึ้นครองราชย์เป็นพระเจ้าอองรีที่ 4 แห่งฝรั่งเศส ในปี ค.ศ. 1572

• ฟรองซัวส์ ดยุกแห่งอองชู (18 มีนาคม ค.ศ. 1555 – 19 มิถุนายน ค.ศ. 1584)

• วิคตอเรียแห่งวาลัวส์ (24 มิถุนายน ค.ศ. 1556 – สิงหาคม ค.ศ. 1556) แฝดของโจน สิ้นพระชนม์ตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์

• โจนแห่งวาลัวส์ (24 มิถุนายน ค.ศ. 1556 – 24 มิถุนายน ค.ศ. 1556). แฝดของวิคตอเรีย สิ้นพระชนม์ในพระครรภ์ [163]