Помимо беспокойства о хвором сыне, Екатерину мучила разлука с дочерьми, Елизаветой и Клаудией (Клод), а также с невесткой Маргаритой, герцогиней Савойской, ибо все трое вышли замуж и покинули двор. Клаудия, герцогиня Лотарингская, уехала из Франции первой. Во время правления Генриха II ее муж, Карл III Лотарингский, воспитывался при французском дворе, где его держали в качестве гаранта лояльности старшего герцога. Брак Карла и Клод оказался счастливым и, так как их владения находились у восточной границы между Францией и Империей, пара часто наносила визиты Екатерине, впоследствии привозя к ней внуков. Екатерина, в свою очередь, часто ездила в Лотарингию, где прошли немногие из счастливых моментов ее нелегкой жизни. Герцог Карл был добрым, внимательным и очень любил свою тещу.
18 ноября 1559 года Маргарита Савойская с тяжестью на сердце покинула Блуа. Екатерине было грустно провожать сестру мужа. Ей будет не хватать не только близкой дружбы, но и разумных советов Маргариты. Она немало утешала Екатерину после смерти Генриха, много говорила о протестантах, настаивала на милосердии и понимании в отношении их веры. Маргарита, видимо, оказывала немалое влияние на религиозную политику Екатерины через Мишеля де Л'Опиталя, образованного юриста и гуманиста. Подобно Екатерине, он твердо верил: урегулирование отношений между государством и реформаторами религии возможно только мирным путем. Став канцлером в мае 1560 года, Л'Опиталь помогал королеве-матери выработать отношение к протестантам в дни грядущих религиозных волнений.
В тот же день, когда Маргарита Савойская отправилась в Ниццу к мужу, Екатерина со свитой покинули Блуа, чтобы сопровождать принцессу Елизавету до середины пути к ее мужу, Филиппу II. Екатерина всячески оттягивала отъезд дочери, затевая великие приготовления и медля со сборами, но наконец 18 ноября 1559 года королевский кортеж и последний обоз с вещами Елизаветы выехали из Блуа. Неделю спустя они достигли Шательро, где королева-мать и младшие дети провели мучительные часы прощания с сестрой, тринадцатилетней королевой Испании. Рыдания Екатерины были столь душераздирающими, что даже самые жестокосердые зрители не могли остаться равнодушными. Но вот последние «прости» были сказаны, и Елизавета, тоненькая, темноглазая, еще не достигшая брачного возраста, но не по годам рассудительная, в полном самообладании и без всякого волнения отправилась на встречу с мужем, дважды вдовцом, на двадцать лет старше ее. Екатерина поддерживала с Елизаветой самую энергичную переписку. Эти письма, полные советов, инструкций и придворных сплетен, дают некоторое представление о том, что творилось в уме и на сердце королевы-матери. Неспособная выразить свою привязанность физически, она, как могла, делала это в письмах. Многие из них, написанные ее собственным, почти неразборчивым, почерком, полны слухов и новостей. Письменный французский Екатерины оставался очень плохим, она писала, как слышала, часто совершенно неправильно, но зато в письмах сохранялся эффект живой речи королевы.
Встретившись со своей невестой 30 января 1560 года уже на территории Испании, в Гвадалахаре, Филипп заявил, что «абсолютно счастлив». Елизавета вскоре написала матери, что, получив такого мужа, считает себя счастливейшей девушкой в мире. Несмотря на то, что юная дама могла радоваться теплому приему и доброте супруга, трудно себе представить, чтобы Филипп мог вызвать в невесте столь бурный энтузиазм. Суровый, сухой и педантичный, испанский король полагал своей главной задачей спасти мир от ереси. Для него не могла пройти незамеченной ни одна мельчайшая деталь. Спустя несколько лет Екатерина, вся жизнь которой была мучительным сочетанием материнских и династических проблем, сделалась для Филиппа непостижимой загадкой и камнем преткновения. Однако какое-то время — отчасти благодаря заслугам Елизаветы Испанской — отношения между двумя странами отличались небывалой теплотой. Филипп также сдержал слово, данное умирающему Генриху II, взять Францию под свою защиту. Испанский король был поражен, видя соседнее государство, наводненное еретиками, которые могли отравить и его королевство, и это сократило период сердечных отношений между странами.