Llamado a Roma, desde 1603 fue maestro de capilla en la Iglesia de San Apollinario anexa al Collegio Germanico, y mantuvo esa posición durante veinte años. Desde el 1 de diciembre de 1603 al 8 de mayo de 1608 aproximadamente se desempeñó además como organista del Collegio Germanico, donde luego fue reemplazado por Antonio Cifra. Por la dispersión de la biblioteca del Colegio, faltan las obras compuestas por Catalani para la liturgia diaria de la capilla dirigida por él.

Obteniendo favores y la protección del cardenal Camillo Borghese, el futuro Papa Paulo V-a quien dedicó una “Pastorale nel Santiss.o Natale di Christo” (conservada en manuscrito en la Biblioteca Casanatense de Roma)-, poco antes de 1615  Catalani fue contratado por la familia Borghese como tutor y profesor de música del príncipe Marc’Antonio,  sobrino del papa, y permaneció en ese cargo hasta 1619. Su actividad como maestro y compositor en esos años fue muy intensa.
Preceptor del nieto favorito del Papa y maestro de una de las más prestigiosas capillas romanas, Catalani compuso durante esos años mucha música sacra, incluyendo litúrgica (entre otras la famosa colección de “Sacrarum cantionum” a 2-8 voces y bajo continuo de órgano, publicada en 1616 y dedicado a Paulo V con palabras de deferencia y agradecimiento) y muchas composiciones seculares para satisfacer las necesidades de la familia Borghese. De Paulo V recibió además patrocinio en forma de beneficios eclesiásticos.

Durante su tiempo en Roma enseñó también a los sobrinos de los Papas Clemente XI y León XI y fue nombrado maestro di cappella del Rey de Polonia. También tomó parte en procesiones de Pascua en el Oratorio di San Marcello.

De la escuela de Catalani salieron grandes estudiantes, tales como Nicolò Borboni (de quien tenemos un testimonio de gran estima y consideración hacia el maestro) y Francesco Severi (que recuerda cómo Catalani fue su maestro en San Apollinario ‘con muchos elogios y reputación’). El músico trabajó también ocasionalmente para el oratorio della Arciconfraternita del SS. Crocifisso en San Marcello, componiendo música para festividades, procesiones solemnes y ceremonias de Semana Santa.

No se sabe por qué en la vejez Catalani quiso volver a Sicilia, dejando un ambiente en el cual era estimado y apreciado; probablemente el deseo de pasar sus últimos años en su tierra natal causó que, en 1624, aceptara el puesto de maestro de capilla en la Catedral de Mesina. Aquella capilla era, por otra parte, una de las más prestigiosas de Sicilia: fundada en 1558, y muy pronto conocida por la actividad musical que desarrollaron allí polifonistas flamencos, tenía un buen órgano. El encabezamiento de "Sacro invito" lo describe como un abad.  Catalani dio aquí sus últimas pruebas de excelencia musical (fueron apreciadas especialmente sus interpretaciones organísticas) y en esa capilla trabajó hasta su muerte en 1629.
Sus obras, actualmente dispersas en varias bibliotecas (en Roma, Berlín, Düsseldorf), aparecieron a menudo en varias  ediciones, incluyendo obras de diferentes autores, y fueron publicadas por algunos de los mejores editores romanos de música de la epoca, como B. Zanetti, B. Robletti, L. Grignani.

Entre las composiciones de Catalani, todas publicados en Roma, se incluyen: “Sacrarum cantionum, quae binis, ternis, quaternis, quinis, senis, septenis, octonis vocibus concinuntur cum basso ad organum, Liber primus” (1616), “In miscellanee: Sonetti nuovi” (1609); “Sacri affetti” (1625); “Scelta di mottetti” (1647); “Lilia Campi” (1621).

Diversas  composiciones manuscritas suyas se encuentran en la Capilla Sixtina; además un “Beatus vir” a otto voci  suyo se conserva en el seminario de Münster Catalani también escribió música tipo oratorio para ocasiones particulares en Messina: la devoción de Quarant´ore en la iglesia Jesuita el 19 de febrero de 1640 y una celebración de la Novena en 1644 por los Padres Teatinos del Oratorio de' Mendicanti. En éstos usó una serie moderna de instrumentos de todos los tipos.

Figura destacada en el movimiento musical romano de comienzos del siglo XVII, fue educado en el estudio de la gran tradición polifónica, que a finales del siglo XVI contaba con los logros más importantes del renacimiento flamenco e italiano, pero él también fue sensible a nuevas necesidades musicales de simplificación de estilo, afirmación de la armonía sobre la escritura contrapuntística –se lo recuerda como uno de los primeros en utilizar el bajo continuo numerado para el órgano- predominio melódico de la voz superior sobre la textura polifónica de las partes.

Excelente profesor e intérprete, como compositor no emerge entre la pléyade de músicos activos en Roma en aquella época, pero sus composiciones testifican de todas formas los altos niveles formales y contrapuntísticos alcanzados por tanta producción nacida y nutrida en el estudio y la práctica de la polifonía del siglo XVI.

Catalani perteneció por adopción a la escuela romana que floreció en la generación posterior a la muerte de Palestrina. Según Lionnet, su música, que es casi toda para iglesia, está en un estilo moderno. Algunas obras emplean texturas concertato modernas, y

en la "Pastorale” Lionnet encuentra prefiguración del estilo de Luigi Rossi. La única publicación existente de Catalini es el "Sacrarum cantionum … liber primus". Su otra música publicada se encuentra en varias antologías romanas y también en algunas publicadas tan lejos de casa como Leipzig y Estrasburgo.