Дальнейшее же развитие счастливого романа видно по стихотворениям V, VII, LXXXIII, ХСII. Что Катулл со всею страстью влюбился в Лесбию, в этом не может быть никаких сомнений; но для Лесбии, которая, несомненно, тоже увлеклась Катуллом, это увлечение было скорее мимолетным эпизодом, а не проявлением глубокого чувства. Начались размолвки и обиды, Катулл ревнует Лесбию, грозит ее бросить (VIII), но стоит ей показать ему, как он ей дорог, как он снова возвращается к своей возлюбленной и считает себя счастливее всех людей на свете (CVII) и молит богов, чтобы Лесбия не изменила своему слову (СIХ). Но нежная и глубокая любовь Катулла мало удовлетворяла римскую красавицу, окруженную поклонниками, и поэту приходится убедиться в том, что она ищет совсем другого. Это видно по стихотворению LVIII, проникнутому мучительной тоской и возмущением, а смятенное чувство поэта выражено в самом движении этого стихотворения. И вот Катулл решает окончательно разорвать с Лесбией. Он не может унять своей любви, что лучше всего видно по знаменитому двустишию — Odi et amo (LXXXV), но никакие попытки Лесбии вернуть себе Катулла, никакие ее обещания на него не действуют, и он заканчивает свой цикл стихов к Лесбии стихотворением, полным глубокого горького чувства (XI).

Но, помимо стихов к Лесбии и друзьям, в которых Катулл живописует свои личные чувства, в дошедшем до нас сборнике его стихов есть и много других произведений, в которых он предстает перед нами как крупнейший представитель новой поэтической школы римской поэзии. Это — его поэмы, в которых наряду со своеобразной разработкой мифологических тем, автор уделяет особое внимание психологическим мотивировкам своего повествования. Особенно ярко проявляется интерес Катулла к психологическому анализу в поэме об Аттисе, написанной сложным стихотворным размером — галлиямбом.