La momentul triumfului său olimpic, nu era totuşi o necunoscută. Ba din contră. Născută pe 20 august 1987, Cătălina a reprezentat un caz deosebit. Deşi a început gimnastica de la 4 ani („M-a dus bunica să văd o sală pe care o tot arătasem cu degetul şi n-am mai vrut să plec”), până în 2002 nu s-a pregătit niciodată la Deva sau la Oneşti, centrele tradiţionale în care cresc viitoarele campioane ale acestui sport din România. Atunci a fost remarcată de Octavian Belu şi Mariana Bitang, antrenorii lotului naţional, aflaţi în căutare de sportive valoroase care să permită schimbul de generaţii după retragerea Simonei Amânar, Andreei Răducan sau Mariei Olaru.
Ajunsă la lotul naţional, nu a avut nevoie de prea mult timp pentru a se impune, nu doar datorită valorii, dar şi prin calităţile sale de lider. În 2003, la Campionatele Mondiale de la Anaheim, s-a anunţat lumii prin trei medalii de argint, cu echipa, la bârnă şi la sol. Deşi se afla la prima sa competiţie importantă, a impresionat prin maturitate, originalitate, spectaculozitate şi curajul prin care ataca aparatele. În special bârna, care va deveni specialitatea ei în anii următori.
Exerciţiile sale pe „puntea suspinelor” sunt amintite şi astăzi, dar se trece foarte uşor peste faptul că Ponor a fost şi o specialistă a solului, aparat la care a cucerit titlul european în 2004, la Amsterdam, concurs de la care s-a întors cu alte două medalii de aur, cu echipa şi, evident, la bârnă. Confirmarea definitivă a acestui lucru a venit însă la Atena, în finala olimpică pe echipe.
A fost una dintre cele mai clare victorii din istoria Jocurilor Olimpice. România, deţinătoarea titlului, fusese învinsă cu un an înainte de Statele Unite, la Mondiale, şi nu era considerată favorită. Însă fetele lui Bellu şi Bitang au oferit o evoluţie extrem de solidă la Atena şi practic nu au avut adversare. Nici nu