Любовные стихотворения Катулла обращены к женщине, которая носит псевдоним «Лесбия» (лесбиянка). По античным свидетельствам, героиней его романа была римлянка Клодия, сестра трибуна Клодия. Признания в любви перемежаются у Катулла с проклятиями по адресу неверной возлюбленной, с мольбами к богам и жалобами на горечь чувства, напоминающего болезнь. В любовных стихотворениях Катулл использует иногда привычные мотивы древнегреческой любовной лирики, представленной поэзией Сапфо и Мимнерма и эллинистической эпиграммой. Он переводит одно из стихотворений Сапфо («Мнится мне, как боги блажен и волен...»).
Однако и эти произведения, связанные с литературной традицией, окрашены глубоким личным чувством, по-новому освещающим привычные мотивы античной любовной лирики. Так, например, перевод Сапфо неожиданно заканчивается обращением поэта к себе самому
Прося у своей возлюбленной неисчислимое количество поцелуев (ст. 5 и 7), Катулл хочет поэтически изобразить беспредельность своего чувства:
Глубокое чувство Катулла не укладывается в привычные для античного человека рамки любовных отношений с гетерами и вольноотпущенницами. Поэт подчеркивает силу и необычность своего чувства.
В комедиях Плавта любовь обычно изображается в несколько иронической и шутливой форме. Для Древнего Рима с его традиционными нормами поведения эта сфера жизни человека представлялась малосущественной. В лирике Катулла впервые любовь предстает как великое, могучее чувство, возвышающее человека. В этом отношении стихотворения Катулла напоминают лучшие образцы любовной лирики нового времени.
Однако возвышенная любовь вступает в резкое противоречие с реальной действительностью. Лесбия изменяет Катуллу. И поэт клеймит ее стихами, полными глубокой боли и злой издевки:
В эпиграммах Катулл не ограничивается простым излиянием своих чувств, он хочет подвести итоги своих переживаний:
В крупных произведениях Катулл предстает перед нами как «ученый поэт», хорошо знакомый с мифологией и эллинистической поэзией.
Его особенно привлекает патетический стиль. Этот стиль был свойствен произведениям малоизвестного эллинистического поэта Евфориона Халкидского. В противоположность Феокриту, творцу идиллии, Евфорион предпочитал изображение трагических страстей. Фрагменты свидетельствуют о том, что язык его эпиллиев был патетичен и богат восклицаниями и обращениями. Патетический стиль характерен и для целого направления ораторов Малой Азии. Этот стиль носил название азианского.