23 октября 1533 года Екатерина официально въехала в Марсель, верхом на чалом жеребце с отделанной золотом сбруей. Перед ней шли шесть лошадей, пять — в алых с золотом попонах и с ними— серый жеребец в серебряной узде, которого вели пажи ее кузена Ипполито. Разодетая в золотые и серебряные шелка, Екатерина не разочаровала толпу своим видом. Отличная наездница, роскошно одетая, она произвела фурор. В ее свите, охранявшейся гвардейцами папы и короля, было двенадцать красоток — в том числе мавританка Мария и турчанки Агнесса и Маргарита. Все три были захвачены во время «вылазок против варваров, и народ восторгался зрелищем». Следом ехала карета, задрапированная черным бархатом, сопровождаемая двумя верховыми пажами. В приемной зале во временном дворце его святейшества их ждали Франциск со своими сыновьями — женихом Генрихом и его младшим братом Карлом. Екатерина сделала глубокий реверанс Клименту, встала на колени и поцеловала ступню его святейшества. Этот жест покорности понравился королю Франции, который поднял юную девушку на ноги, поцеловал ее и велел сыновьям сделать то же самое.
Екатерину тепло приветствовала королева Элеонора, после чего начался пышный банкет. Папа и Франциск вдвоем сидели за отдельным столом на возвышении. После обеда устроили концерт и другие развлечения. Оба двора проводили дни в ожидании свадьбы, развлекаясь каждый по-своему. В теплую погоду вельможи взяли за правило садиться в лодки, одолженные у рыбаков, устилать их парчой и выходить в море, устраивая пикники в укромных бухтах или на песчаных пляжах. По свидетельству хронистов, средиземноморский воздух способствовал тому, что придворные частенько забывали не только о хороших манерах, но и о морали, особенно когда король не видел.
Похоже было, что Екатерину не разочаровала внешность жениха, хотя молчаливый и неловкий принц не особенно располагал к себе. Но, поскольку отец заставлял его производить хорошее впечатление, юноша танцевал, сражался на турнире и участвовал в празднествах все последующие дни. Генрих был высоким для своего возраста и мускулистым, с карими глазами миндалевидной формы, прямым носом, темно-каштановыми волосами и чистым цветом лица. Несмотря на то что Пьер де Брантом, знаменитый придворный бытописатель, называл его «немножко смуглым», — в общем и целом, жених выглядел весьма неплохо. Екатерина же блистала очарованием юности, что с успехом восполняло недостаток красоты. Она понимала, что роскошная и безупречная одежда помогает создать выигрышное впечатление, равно как и ее живой ум, находчивость в беседе и изысканные манеры. Один историк описывает неизвестный портрет Екатерины примерно этого времени: «Лицо, по меньшей мере, соразмерное, с чертами, которые, хотя и сильно выдаются, но вполне правильны».
Подписание брачных контрактов состоялось 27 октября, и кардинал де Бурбон благословил молодоженов, которые затем направились в зал, убранный для празднеств. Климент вел Генриха за руку, а Монморанси, представлявший короля, вел Екатерину. Здесь жених поцеловал невесту перед всей честной компанией. Их объятие дало сигнал фанфарам, и начался шумный бал. После бала Генрих и Екатерина отправились в разные опочивальни. Религиозная церемония должна была состояться назавтра.
На следующее утро Франциск забрал невесту из опочивальни. Сам король больше походил на жениха, нежели чем на почтенного свекра. Он был разодет в белый атлас, затканный королевскими лилиями, и плащ из золотой парчи, украшенный жемчугом и драгоценными камнями. Екатерина облачилась в наряд герцогини из золотой парчи с фиолетовым корсажем, инкрустированным каменьями и отороченным горностаем. Ее волосы были уложены в сложную прическу, убраны драгоценностями, на голове красовалась золотая корона, врученная ей Франциском. В капелле при папском дворце отслужили свадебную мессу, где жених с невестой обменялись клятвами и кольцами. Теперь Екатерина стала настоящей герцогиней и вошла в королевский род Франции.