Katherine Willoughby, 12. Baroness Willoughby de Eresby (auch Katheryn, Katharine) (* 22. März 1519 oder 1520, Parham Old Hall bei Framlingham; † 19. September 1580) war eine englische Adelige und gehörte zu den ersten energischen Befürwortern und Patronen der reformierten protestantischen Religion in England. Während der katholischen Gegenreformation unter Maria I. wurde sie deshalb verfolgt und musste aus England fliehen. Sie verbrachte mehrere Jahre unter abenteuerlichen Umständen im Exil in Wesel und in Polen und kehrte erst unter der protestantischen Königin Elisabeth I. wieder nach England zurück.
Von Zeitgenossen wurde sie für ihren scharfen Verstand und ihre Wissbegierde als eine Frau gelobt, die es mit den größten Köpfen ihrer Zeit aufnehmen konnte, war aber dennoch gefürchtet für ihre Temperamentsausbrüche und verbalen Spitzen.
Zu Lebzeiten war sie besser bekannt als Herzogin von Suffolk (Duchess of Suffolk), nach dem Titel, den sie aufgrund ihrer ersten Ehe mit Charles Brandon, Herzog von Suffolk, führte.