Tuy Henri thuê mướn lính Thụy Sĩ bảo vệ Paris, song người dân Paris giành quyền tự bảo vệ thành phố. Ngày 12 tháng 5 năm 1588, họ dựng các chướng ngại vật trên đường phố, từ chối nhận mệnh lệnh từ bất kỳ ai ngoại trừ Công tước Guise.[112] Khi Catherine cố tiếp xúc với dân chúng, bà bị ngăn lại dù trước đó được phép đi qua các chướng ngại vật. Sử gia L’Estoile thuật lại rằng Catherine khóc suốt bữa ăn trưa hôm ấy. Bà viết cho Bellièvre: "Chưa bao giờ tôi thấy mình bị lâm vào tình huống như thế này, có quá nhiều khó khăn mà quá ít hy vọng tìm ra lối thoát." [113] Như thường lệ, bà khuyên nhà vua, lúc ấy đã lánh khỏi thành phố, tìm cách thỏa hiệp và cố sống mà chờ đợi cơ hội.[114] Ngày 15 tháng 6 năm 1588, Henri ký Đạo luật Thống nhất, nhượng bộ luôn cho Liên minh những đòi hỏi sau cùng.

Ngày 8 tháng 9 năm 1588, tại Blois, khi triều đình chuẩn bị cho kỳ họp Quốc hội, Henri sa thải tất cả bộ trưởng mà không báo trước. Catherine nằm trên giường bệnh đã không biết gì.[115] Hành động này của nhà vua trở thành sự kiện kết thúc thời kỳ lâu dài của Catherine ảnh hưởng trên triều chính nước Pháp.

Tại kỳ họp của Quốc hội, Henri cảm ơn Catherine về mọi điều bà đã làm. Henri xưng tụng Catherine không chỉ là mẹ của nhà vua, mà còn là mẹ của nhà nước.[116] Henri không tỏ cho Catherine biết những gì ông định làm. Ngày 23 tháng 12 năm 1588, nhà vua cho đòi Công tước Guise đến Lâu đài Blois. Khi Guise bước vào phòng nhà vua, đội ngự lâm quân Bốn mươi lăm tấn công và đâm ông. Guise ngã chết bên chân giường nhà vua. Cùng lúc ấy tám thành viên nhà Guise bị cầm giữ, trong đó có em trai của Công tước Guise, Hồng y Guise, bị lính của nhà vua chém chết trong ngục tối của lâu đài.[117] Ngay sau khi giết Guise, Henri vào phòng ngủ của Catherine ngay tầng dưới và nói với bà: "Xin thứ lỗi cho con. Monsieur de Guise đã chết. Ông ấy không thể nói gì nữa. Con vừa giết ông ấy. Con đã làm được điều mà ông ấy sắp làm với con."[118] Không ai biết phản ứng của Catherine vào lúc ấy, nhưng đến ngày Lễ Giáng sinh, bà nói với một tu sĩ: "Ôi, con người khốn khổ ấy! Ông ấy đã làm gì?....Hãy cầu nguyện cho ông ấy… Tôi thấy ông ấy đang lao đầu vào chỗ tàn diệt của mình."[119] Ngày 1 tháng 1 năm 1589, Catherine đến thăm người bạn cũ, Hồng y Bourbon, báo cho biết ông sẽ được tự do. Bourbon hét vào mặt Catherine: "Thưa bà, do lời của bà mà tất cả chúng tôi bị dẫn vào lò sát sinh này."[119] Catherine đi về trong nước mắt.

Ngày 5 tháng 1 năm 1589, Catherine từ trần ở tuổi 69, có lẽ do mắc bệnh viêm màng phổi. L’Estoile viết: "Những ai gần gũi với bà đều biết rằng cuộc đời của bà bị rút ngắn lại là do những phiền muộn các con trai bà gây ra",[120] và thêm rằng chẳng bao lâu sau khi mất, bà bị đối xử chẳng khác gì một con dê chết. Bởi vì Paris đang ở trong tay những người chống triều đình, người ta phải chôn bà ở Blois. Về sau, Diane, con gái của Henri II và Philippa Duci, dời di cốt bà về nhà thờ lớn Saint-Denis. Thời kỳ Cách mạng Pháp, năm 1793, một đám đông vung vãi hài cốt Catherine vào một ngôi mộ tập thể cùng với hài cốt của các Quốc vương và Vương hậu khác.[121] Bảy tháng sau khi Catherine được chôn cất, Henri III mất mạng trong tay một tu sĩ tên Jacques Clément. Lúc ấy Henri III cùng với Henri Navarre đang vây hãm thành Paris. Henri Navarre lên kế vị, sáng lập triều đại Bourbon đồng thời chấm dứt gần ba thế kỷ trị vì của Nhà Valois.

Người ta thuật lại rằng về sau Henri IV đã nhận xét về Catherine: