Katenin erhielt eine Hausbildung und begann 1806 seinen Dienst im Departement für Volksaufklärung im Rang eines Junkers. Zwei Jahre später wurde er Titularrat. In den Jahren 1808 und 1809 besuchte er den Salon von A. N. Olenin, wo er K. N. Batjuschkow, N. I. Gneditsch und A. A. Schachowski traf und an Amateuraufführungen teilnahm.

Ab 1810 diente Katenin im Leibgarde-Preobraschenski-Regiment im Rang eines Portepee-Unteroffiziers. Er nahm am Vaterländischen Krieg von 1812 und an den Auslandsexpeditionen teil und erhielt 1818 den Rang eines Oberst.

Seit Ende 1816 war Katenin Mitglied des dekabristischen „Vereins der Rettung“ und einer der Führer der geheimen Organisation „Militärgesellschaft“. 1820 wurde er aus politischen Gründen aus dem Dienst entlassen und im Rang eines Oberst in den Ruhestand versetzt. 1822, nach einem Skandal bei einer Theateraufführung, wurde er auf Befehl des Kaisers aus Sankt Petersburg verbannt. Er verbrachte drei Jahre im Gut Schajevo in der Provinz Kostroma. 1833 kehrte Katenin in die Armee zurück und diente bis 1838 im Kaukasus, danach trat er im Rang eines Generalmajors in den Ruhestand und lebte in seinem Dorf in der Provinz Kostroma.

Katenin wurde im Dorf Boreewo im Ujesd Tsuchloma beigesetzt, und 1955 wurde seine Asche nach Tsuchloma überführt.

Seine literarische Tätigkeit begann vor dem Vaterländischen Krieg von 1812 mit der Veröffentlichung im Magazin „Zwetnik“ im Jahr 1810. Er übersetzte Werke von Bion, Hesse, Vergil, Goethe, F. Schiller, Ariost und anderen. 1811 wurde die von ihm bearbeitete Tragödie von Thomas Corneille „Ariadne“ aufgeführt. Katenin leitete eine der Strömungen des dekabristischen Romantizismus, und seine Balladen wie „Natascha“, „Der Mörder“, „Der Waldgeist“ und „Olga“ führten zu Kontroversen aufgrund ihrer Unterschiede zur Poesie der Karamzinisten und W. A. Schukowski. Seine Orientierung an der russischen Lebensweise und der Volkssprache verband ihn mit A. S. Schischkow und war mit der dekabristischen Idee der Volkstümlichkeit in der Literatur verbunden.

Katenin war ein enger literarischer Verbündeter von A. S. Griboedow und W. K. Küchelbecker. Die Komödie „Der Student“ (1817) gilt als gemeinsames Werk von Griboedow und Katenin, obwohl seine Beteiligung möglicherweise auf die Redaktion beschränkt war. In den 1810er und 1820er Jahren schrieb er aktiv für das Theater und bearbeitete Werke von J. Racine, P. Corneille und anderen französischen Dramatikern. Die einzige originale Tragödie von Katenin „Andromache“ wurde 1827 aufgeführt. Er war auch Theaterpädagoge, unter seinen Schülern war W. A. Karatygin. Katenin war ständiger Autor der „Literarischen Zeitung“, und seine Erinnerungen an Puschkin wurden 1934 veröffentlicht.