Catherine (Katie) Meili (Colleyville, 16 april 1991) is een Amerikaanse zwemster. Ze vertegenwoordigde haar vaderland op de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro.
Bij haar internationale debuut, op de Pan-Amerikaanse Spelen 2015 in Toronto, veroverde Meili de gouden medaille op de 100 meter schoolslag. Op de 4x100 meter wisselslag legde ze samen met Natalie Coughlin, Kelsi Worrell en Allison Schmitt beslag op de gouden medaille. Samen met Allison Schmitt, Madison Kennedy en Kelsi Worrell zwom ze in de series van de 4x100 meter vrije slag, in de finale sleepten Schmitt en Kennedy samen met Amanda Weir en Natalie Coughlin de zilveren medaille in de wacht. Voor haar aandeel in de series van de 4x100 meter vrije slag werd Meili beloond met de zilveren medaille.
Op de 2016 US Olympic Trials in Omaha (Nebraska) kwalificeerde de Amerikaanse zich, op de 100 meter schoolslag, voor de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro. In Brazilië veroverde Meili de bronzen medaille op de 100 meter schoolslag. Op de 4x100 meter wisselslag zwom ze samen met Olivia Smoliga, Kelsi Worrell en Abbey Weitzeil in de series, in de finale legden Kathleen Baker, Lilly King, Dana Vollmer en Simone Manuel beslag op de gouden medaille. Voor haar inspanningen in de series ontving Meili eveneens de gouden medaille.