Nach dem Medizinstudium in Freiburg und Halle arbeitete Werner Catel an der Universitätskinderklinik Leipzig. 1933 wurde er dort Direktor und erhielt gleichzeitig den Lehrstuhl für Neurologie und Psychiatrie an der Universität Leipzig.
1938 oder 1939 tötete Werner Catel ein schwer behindertes Kleinkind auf Wunsch der Eltern, nach dem auch Hitlers Begleitarzt Karl Brandt das Kind untersucht hatte. Der Fall gilt als Ausgangspunkt für die »Kindereuthanasie«. Ein Jahr später richtete Catel »Kinderfachabteilungen« in Leipzig-Dösen und in der Universitätskinderklinik Leipzig ein. Er war Gutachter des »Reichsausschusses« und tötete selbst Kinder mit geistigen oder körperlichen Behinderungen.
1946 floh Catel aus Leipzig. Die westdeutschen Behörden entnazifizierten ihn 1949 als »Entlasteten«. Danach kam er bei mehreren Bewerbungsverfahren für Professuren in die engere Auswahl. 1954 erhielt er den Lehrstuhl für Kinderheilkunde in Kiel, obwohl seine Funktion im »Reichsausschuß« bekannt war. Aufgrund öffentlichen Drucks und der Debatte um seine Rolle im Nationalsozialismus ging Catel 1960 vorzeitig in Ruhestand. Die »Euthanasie« an Kindern mit geistigen und körperlichen Behinderungen propagierte Catel weiterhin öffentlich.