Fille du docteur Samuel Pozzi - chirurgien, homme du monde et poète parnassien à ses heures -, Catherine Pozzi, née en 1882, a grandi dans le giron du Tout-Paris aristocratique et bourgeois de la fin du siècle dernier. À vingt-cinq ans, elle épousa Édouard Bourdet, futur « auteur applaudi des Boulevards » ; très rapidement, le couple se déchira. Quelques années après la naissance, en 1909, de son fils Claude, elle devint tuberculeuse. Elle apprit alors, avec la méthode et le désordre de qui sait son temps compté, l'histoire de la philosophie et des religions, les mathématiques, les sciences : elle passera son baccalauréat à trente-sept ans pendant la guerre, divorcera et rencontrera, en 1920, celui qui fut sa plus belle chance et son plus dur échec, son « très haut Amour » et son « Enfer », Paul Valéry.
Au terme de huit années d'une liaison presque secrète, mais terriblement exigeante, riche d'une réflexion commune et quotidienne, mais douloureuse et dévastatrice pour tous deux, Catherine Pozzi rompt avec le « Prince des Poètes » : elle perd ainsi son lien le plus puissant avec le Paris des Salons, hanté par les figures d'Edmée de La Rochefoucauld, d'Anna de Noailles, de Mme Mühlfeld, de Colette, de Henri de Régnier, et avec le Paris de la politique, du journalisme et des lettres.
Désormais, c'est une solitude noire et fiévreuse, traversée de quelques amitiés amèrement fidèles : Julien Benda, Jean Paulhan, Pierre Jean Jouve, Jean Guéhenno, Ernst Robert Curtius, Jacques Maritain, Charles Du Bos. Désormais, c'est la maladie qui accentue ses ravages, exténuant à coups de morphine, de laudanum, le corps frêle et les nerfs à vif. Elle meurt en 1934.
Catherine Pozzi est l'auteur d'une nouvelle autobiographique anonyme, Agnès (La NRF, 1927), que l'on attribua parfois à Paul Valéry, et de six Poèmes (Mesures, 1935) que l'on compara à ceux de Louise Labé. Elle travailla également à un essai philosophique, Peau d'Âme (Corrêa,1935), resté inachevé. De 1913 à sa mort, elle tint son Journal : une quarantaine de cahiers écrits avec une intransigeance, une intelligence et une difficulté d'être absolues.