W 1949 roku poznała Luciano Berio, który miał być jej akompaniatorem podczas przesłuchania do stypendium Fulbrighta. Wspomina to słowami: „nie mówił po angielsku, ja nie mówiłam po włosku. Nie mieliśmy rozmów, tylko muzykę”. Wiosną 1950 roku Berio zaproponował Cathy małżeństwo. Pobrali się 1 października tego samego roku i zamieszkali w Mediolanie. 1 listopada 1953 roku przyszła na świat ich córka – Cristina Luisa. Ich małżeństwo trwało do 1964 roku.
W latach 50. Berberian dawała liczne koncerty we Włoszech, odgrywając postaci z oper Donizettiego, Strawińskiego czy Ravela. W 1959 roku miała miejsce premiera Arii Johna Cage'a, która została napisana specjalnie dla Cathy. Jej reputacja jako interpretatorki współczesnej muzyki awangardowej została ugruntowana po występach na Międzynarodowych Letnich Kursach Nowej Muzyki w Darmstadcie w Niemczech we wrześniu tego samego roku.