Született: 1963 március 26
Születési hely: Las Vegas
Hajszín: Vörös és szőke
Lakhelye: Las Vegas
Foglalkozása: CSI (helyszínelő)
Rang: CSI szint 3
Pozíció: Grissom után a második vezető, 6. évadtól a nappali műszak vezetője
Specialitása: vérfoltok elemzése
Rokonok: elvált, lánya Lindsey Willows, vér szerinti apja Sam Braun (7. évadban halott), anyja Lily Flynn, Walt Braun féltestvér, Tony Braun féltestvér (halott), Eddie Willlows, volt férj (4. évadban halott), névtelen lánytestvér, Jeremy unokaöccs
Alakítója: Marg Helgenberger
Első felbukkanása a sorozatban: 1.01 The Pilot

magyar hang: Antal Olga, 7.évad: Szórádi Erika

Törvényszéki tudós a Nevadai Clark megyében. Catherine Willows a Montanai Bozemanben született. Anyja Lily Flynn, apja Sam Braun kaszinótulajdonos volt, aki 7. évadban meghal. Apjával csak laza kapcsolatot tart fenn. Egy ideig sztiptíztáncosnőként dolgozott és rövid ideig kokaint szedett, míg le nem szokott róla. Las Vegasi egyetem után az orvostudományban dolgozott. Más CSI szereplőkhöz hasonlóan a helyszínlelésben neki is van egy széles ismerete van azokról a furcsa tényekről, amik segítenek a vizsgálatok megoldásában.
Willowsnak van egy lánya, Lindsey Willows. Volt férjével viharos a kapcsolata, mindaddíg, amíg gyilkosság áldozata nem lett a 4. évadban. A gyilkosság vádja a nem megfeleő bizonyítékok miatt lehetetlennek bizonyult, amit Willows keményen vett. A volt férje halála után a tinédzser lányával való kapcsolata némileg megromlott. Lánya ellógott az iskolából, stoppolt. Később magániskolába iratta lányát, hogy nagyobb fegyelemben legyen része.

Hosszú távú romantikus kapcsolata nem volt, bár Warrick-kal kacérkodott, aminek vége lett, amikor az megnősült. Grissommal jó barátságban van, bár Grissom papírmunkához való laza hozzáállása nagyon bosszantja.