Cato Bontjes van Beek wurde am 14. November 1922 in Bremen geboren und wuchs als ältestes von drei Kindern im deutschen Künstlerdorf Fischerhude auf. Ihre Eltern Olga und Jan waren in der Kunstszene aktiv und regten innerhalb der Familie Diskussionen über Kunst und Politik an. Von 1931 bis 1933 lebte Cato mit ihrer Familie in Amsterdam, kehrte aber zurück, um ihre Schulausbildung abzuschließen. 1937 verbrachte sie acht Monate als Au-pair in England, wo sie Englisch lernte und ihre Segelfluglizenz erwarb.

Nach ihrer Rückkehr nach Deutschland absolvierte Cato eine Ausbildung zur Buchhalterin und arbeitete kurzzeitig in Bremen. 1939 zog sie nach Berlin, wo ihr Vater eine Keramikwerkstatt gegründet hatte. Da ihre Eltern geschieden waren, schrieb sie Briefe an ihre Mutter, in denen sie ihre Ansichten über das Leben, die Bedeutung des Festhaltens an Idealen, das Vermeiden von Selbstmitleid und das entschlossene Verfolgen von Zielen zum Ausdruck brachte.

Allmählich wurde ihr die Tragweite des Nazi-Regimes bewusst. Sie wurde Zeugin antijüdischer Aktionen und hörte Gerüchte über Morde in den Ghettos. 1940 wurde sie zum Arbeitsdienst in Blaustein (heute Siniec, Polen) eingezogen, wo sie aufgrund körperlicher Beschwerden schließlich in der Krankenstation landete. Nach ihrer Entlassung im September 1940 kehrte sie zu ihrem Vater nach Berlin zurück. Dort lernte sie Harro und Libertas Schulze-Boysen kennen und schloss sich ihrem Widerstandsnetzwerk an, das später als Rote Kapelle bekannt wurde. Cato half Menschen, unterzutauchen, verteilte Reisedokumente und verbreitete Flugblätter und Plakate, die die Wahrheit über die Ereignisse im Osten aufdeckten und zum Widerstand gegen das Regime aufriefen.

Am 20. September 1942 wurden sie und ihr Vater von der Gestapo verhaftet. In einem Großprozess gegen über 130 Verdächtige wurden Dutzende Todesurteile verhängt. Ihr Vater wurde mangels Beweisen freigelassen, Cato jedoch zum Tode verurteilt. Trotzdem blieb sie bis zum Ende klar im Kopf und entschlossen. In Briefen an ihre Mutter aus dem Gefängnis schrieb sie über ihre Sehnsucht zu leben: „Nur leben will ich, leben, leben!“ Sie tauschte auch heimlich Notizen mit Mitgefangenen aus. In ihrem letzten Brief an ihre Mutter, nachdem alle Gnadengesuche von Adolf Hitler persönlich abgelehnt worden waren, schrieb sie, dass sie sich mit ihrem Schicksal abgefunden habe.

Am 5. August 1943 wurde Cato Bontjes van Beek durch Enthauptung hingerichtet. Ihr wurde ein Begräbnis verweigert, und ihr Leichnam wurde einer Universität übergeben. Mindestens 57 Mitglieder der Roten Kapelle erlitten das gleiche Schicksal.