Kateřinice leží v severovýchodní části Hostýnských vrchů v nadmořské výšce 360 m (tok Kateřinky na jihovýchodním okraji katastru) až 687 m (vrchol Čečetkova). Rozlohou 1 338 ha patří ke středním obcím okresu. Hlavní část sídla leží v úzce sevřeném údolí podél toku Kateřinka, menší zástavba je v Březinách. Na okolních kopcích se nacházejí roztroušené pasekářské usedlosti.
Lesy pokrývají 60 % plochy. Přírodně hodnotnější smíšené lesy s bukem se nacházejí zejména v západní části katastru. Smrkové monokultury jsou více zastoupeny v severovýchodní části v Březinách a na jihu v okolí Poborova a Klokočova.
Obcí protéká potok Kateřinka, který je na většině úseků zregulován, na obou březích jsou však přítomny mladší břehové porosty (hlavně jasan, místy olše, vrba aj.). Významnějšími přítoky jsou Poborov a Březinka, oba mají většinou přírodní koryto. Nejcennější meandrující úsek má Březinka, a to severně od protipožární nádrže.
Flóra obce je poměrně bohatá i přesto, že krajina je negativně poznamenána intenzivním zemědělstvím v minulých desetiletích. Například jen orchidejí se na území obce vyskytuje 11 druhů. V obci se nachází ojedinělé a velmi hodnotné naleziště vstavače kukačky (louky Požařiska), které je třetí největší v okrese mimo CHKO Beskydy. Další významný výskyt je u kruštíku bahenního, celkem je u něj známo pět lokalit - svahová prameniště v PR Dubcová, nad dolní hospodou a Požařiska, drobné výskyty jsou ještě na dalších dvou místech, v 80. letech byla velká populace zničena rekultivací mokřadu místním JZD na východním okraji PR Dubcová. Prstnatec Fuchsův se vyskytuje roztroušeně v západní části (větší počet kvete podél příkopy u silnice ke Kamasům a na ladem ležící loučce východně pod Dubcovou, roztroušeně v menších počtech na jiných místech). Dále se z orchidejí vyskytují: prstnatec bezový (na dvou lokalitách kvete několik jedinců - U Kamasů a Požařiska, druh je bohužel ohrožen vyhynutím), prstnatec májový (drobné populace PR Dubcová, U Krajčů, Březiny aj.), vstavač mužský (Požařiska, v okolí památné lípy U Kamasů aj.), vemeník dvoulistý (Dubcová), bradáček vejčitý (mokřadní louky Březiny, Dubcová, (Dubcová, U Kamasů aj.), kruštík širolistý (mnoho drobných nalezišť - U Kamasů, u cesty na Lázy aj.), pětiprstka žežulník a hlístník hnízdák. Z dalších vzácnějších druhů se vyskytují: plavuník zploštělý (roste pouze na jedné lokalitě na jihozápadním svahu Ojíčné, je to jedno ze dvou nalezišť v okrese; poblíž Kateřinic - již za hranicí okresu - je na západním svahu Čečetkova další naleziště), plavuň vidlačka (roztroušeně na severozápadním okraji katastru), plavuň pučivá (Poborov), badil úzkolistý (řada lokalit - PR Dubcová, Požařiska, Ojíčná aj., značná dynamika výskytu), tolije bahenní (roztroušeně mokřadní louky - Dubcová, U Krajčů, Březiny aj.), mečík střechovitý (nejvíce je v PR Dubcová, kolem dvou tisíc jedinců, drobné populace jsou v Březinách, nad dolní hospodou, U Krajčů), hořeček brvitý (Dubcová, Požařiska), vítod nahořklý (Požařiska), bařička bahenní (PR Dubcová), lilie zlatohlavá (zbytková populace je ve zpustlém sadu pod starou skládkou, další drobné naleziště je na severním svahu Ojíčné), orlíček obecný (nad dolní hospodou). Vachta trojlistá přežívá již jen na jediné lokalitě.
V okolí obce se nacházejí významné mykologické lokality, zejména k nim patří PR Dubcová a okolí, kde bylo zaregistrováno 190 makroskopických hub. Ze vzácnějších druhů tam byly nalezeny např. muchomůrka zelená var. bílá, slizák švýcarský, ryzec zelený, ryzec datlí, ryzec borový, ryzec scvrklý, ryzec černohlávek, ryzec játrohnědý, holubinky lesklá, nádherná a Queletova, voskovky kuželovitá a papouští, křemenáč dubový, klouzek slizký, šiškovec černý, pýchavky dlabaná a palicovitá.
V obci se nachází několik pozoruhodně velkých stromů, a to pouze v západní části katastru pod Ojičnou. U Kamasů je mohutná lípa, která patří mezi pět největších lip okresu Vsetín, její obvod činí 640 cm (byla vysazena na začátku 18. století). Další velká lípa je u rekreačních chalup pod Chladnou. Velkých stromů bude více, je však nutný další průzkum.
Fauna je poměrně pestrá, jsou zastoupeny druhy lesní i zemědělské krajiny.
Ze savců se vyskytují např. liška, jezevec, kuna lesní, srnec, zajíc, vzácněji veverka, u sídel kuna skalní, ježek aj. Z větších savců se ojediněle zatoulá daněk. Ze zajímavějších šelem se v zimě 1985/1986 v okolních lesích zdržoval rys. Vyskytuje se několik druhů netopýrů, např. na půdě školy v létě přebývá kolonie netopýra ušatého.
Z ptáků bylo zjištěno kolem 90 druhů, z toho 74 je hnízdících. Ze vzácnějších lesních druhů se vyskytují: čáp černý (1 pár hnízdí v rozsáhlejších lesích západně a severně od obce, často je na přeletu), datel černý (1 pár se zdržuje ve starších bučinách, občas na přeletu), žluna šedá (1 pár hnízdí v bučinách západně a severně od obce), holub doupňák (několik párů v bučinách západně od obce), kos horský (ve smrkových lesích hnízdí 1 až 2 páry, Ojičná nad Kamasy), jestřáb lesní (1 pár západně od obce), krkavec velký (hnízdí 1 až 2 páry). Ze vzácnějších druhů zemědělské krajiny se vyskytují: pěnice vlašská (2 - 3 páry křovin na stráních s loukami), ťuhýk obecný (u křovin na celém katastru, celkem hnízdí 20 až 30 párů), krutihlav obecný (1 pár hnízdí na Požařiskách), bramborníček hnědý (ojediněle na loukách a pastvinách v okolí obce, 1 pár východně nad školou, 1 pár jižně od farmy ZD aj.), linduška luční (1 až 2 páry louky západně od točny busu), křepelka polní (3 až 6 volajících samečků, nejvíce v letech 1994, 1995 a 2003, hlavně pole v okolí bývalé skládky východně nad obcí a jižně od farmy, ojediněle pod Chladnou), chřástal polní (větší louky, hlavně pod Kamasy v západní části údolí 1 až 3 volající samci, pod Chladnou bývá 1 samec). Z dalších vzácnějších druhů se vyskytují cvrčilka říční (1 až 2 zpívající jedinci západně od točny u toku, 1 až 2 zpívající jedinci Březiny), cvrčilka zelená (1 pár, paseka s malými smrčky Březiny), rehek zahradní (v zahradách v obci a u samot celkem 6 až 8 párů), ledňáček říční (na tocích je ojediněle na přeletu), skorec vodní (1 pár na tocích).
Z plazů se na vhodných místech vyskytují běžné druhy, např. užovka obojková, slepýš křehký, ještěrky obecná a živorodá.
Z obojživelníků se kromě běžných druhů (skokan hnědý, ropucha obecná, kuňka žlutobřichá) vyskytuje mlok skvrnitý (u lesních potůčků, zejména bučiny), dále čolek obecný a čolek horský. Větší refugium obojživelníků je v Březinách na nádrži.
Ze zajímavějších bezobratlých lze na loukách místy spatřit otakárka fenyklového (Březiny, Požařiska, Poborov, aj.), na loukách s totenem krvavcem žije modrásek bahenní a ojediněle byl spatřen otakárek ovocný, z brouků lze spatřit tesaříka pilunu (Poborov) a na mokřadních stanovištích střevlíka hrbolatého (Poborov, PR Dubcová). Na meandrujícím potůčku v Březinách ještě přežívá místní populace raka říčního.
Celkově lze říci, že na území obce je několik velmi cenných botanických lokalit, u kterých musí být zajištěn zvláštní ochranný režim v rámci zvláště chráněného území. V obci se zatím nachází jedno zvláště chráněné území - Přírodní rezervace Dubcová. Několik dalších lokalit se připravuje k vyhlášení zvláštní ochrany, např. Březiny, Požařiska, nad dolní hospodou a U Krajčů. S výjimkou Požařisek se většinou jedná o mokřadní louky.
Tento projekt je realizován za podpory města
Vsetína a finančních mechanismů EHP/Norsko