Церковь святой Екатерины Александрийской не была первым по времени католическим храмом в столице Российской Империи, однако ее местонахождение и история с момента освящения в 1783 году способствовали тому, что она стала церковью-матерью для всех российских католиков. Появлению католического храма в столице способствовало то, что Петр I хотел, чтобы все живущие в Санкт-Петербурге христиане имели в городе храмы своих конфессий. В 1710 году царь сам стал восприемником первого крещеного в приходе, принявшем впоследствии имя Святой Екатерины Александрийской. За официальную дату основания прихода можно принять 1716 год. В сентябре 1738 года императрица Анна Иоанновна подписала указ о выделении на Невской перспективе места для постройки католического собора. Автором первоначального проекта будущей церкви был итальянец Доменико Трезини, однако его отъезд на родину в 1751 г. надолго приостановил строительство, и лишь в 1762 г. другой архитектор, Жан-Батист-Мишель Валлен-Деламот, создал новый проект и возглавил возобновившиеся работы; но и он вскоре был вынужден уехать во Францию, не закончив строительства. Императрица Екатерина II поручила эту работу старосте (синдику) католической общины архитектору Антонио Ринальди. Внеся некоторые изменения в проект Валлен-Деламота, Ринальди продолжил строительство, а завершено оно было в 1782 г. уже под руководством архитектора Минчиачи. После 20 лет строительства, 7 октября 1783 г. состоялось освящение собора, названного в честь святой Екатерины Александрийской, девы и мученицы, небесной покровительницы императрицы Екатерины II. Величественное, увенчанное мощным куполом здание собора имеет в плане форму латинского креста. В длинуздание достигает 44 м, в ширину - 25 м, в высоту - 42 м. Храм вмещает одновременно около двух тысяч человек. Главный фасад здания решён в виде монументального арочного портала, который опирается на свободно стоящие колонны. Фасад завершён высоким парапетом, на котором размещены фигуры четырёх евангелистов, а также фигуры ангелов, держащих крест. Над главным входом начертаны слова из Евангелия от Матфея (на латыни): Дом Мой домом молитвы наречётся (Мф 21. 13). Ниже - дата завершения строительства собора (на латыни): Лето Господне 1782 . Над главным престолом был помещён большой образ Мистическое обручение святой Екатерины , написанный известным художником того времени Якобом Миттенлейдером и подаренный храму императрицей Екатериной II. Храм святой Екатерины неразрывно связан со многими событиями исторической и культурной жизни Петербурга, России и Европы.
В феврале 1798 г. здесь по высочайшему указу императора Павла I состоялось торжественное погребение последнего польского короля Станислава Августа Понятовского (где впервые прозвучал Реквием Юзефа Козловского, специально написанный для этого богослужения). Памятная плита с надписью на латинском языке сохранялось до 1984 г., но сами останки в 1938 г. по просьбе польского правительства были вывезены в усыпальницу родового поместья Понятовских в Волчине. Здесь был погребен французский генерал Жан Виктор Моро (1763-1813), один из блестящих полководцев французской республики, который после смерти фельдмаршала М.И. Кутузова возглавил союзные армии антинаполеоновской коалиции. В 1828 г. здесь венчались Л.П. Витгенштейн и Стефания Радзивилл. На бракосочетании присутствовали А.С. Пушкин, А.С. Грибоедов, И.И. Козлов, П.А. Вяземский, В.А. Жуковский, братья Брюлловы, А.О. Смирнова-Россет. В январе 1837 г. в церкви состоялось бракосочетание Жоржа Дантеса и Е.Н. Гончаровой. В 1829 году в храме святой Екатерины Александрийской венчался выдающийся архитектор эпохи позднего классицизма Анри Луи Огюст Рикар де МОНФЕРРАН. Здесь же он крестил, а затем отпевал своего сына, заразившегося в пятилетнем возрасте холерой, эпидемия которой бушевала в Петербурге в 1830 году. В возрасте 30 лет (1816 г.) Монферран был приглашен из Парижа в Петербург, где в течение сорока лет жизни и работы успел прославиться постройками таких известных архитектурных сооружений, как Исаакиевского собора и Александровской колонны. Католическое вероисповедание Монферрана послужило предлогом императору Александру II для отказа в его просьбе быть похороненным в склепе под Исаакиевским собором. 28 июня 1858 года гроб с телом зодчего лишь обнесли вокруг собора и установили затем в храме святой Екатерины. Здесь же происходило отпевание. Позже вдова Монферрана, Элиза Боннер, увезла его тело в Париж и похоронила его на кладбище Монмартра 28 сентября 1858 года. В церкви св. Екатерины совершались хиротонии епископов. Здесь венчались члены августейших фамилий. На торжественных богослужениях присутствовал весь царский двор. Ее прихожанами были многие русские аристократы, принявшие католическое вероисповедание: княгиня Зинаида Волконская, княгиня Александра Голицына, князь Иван Гагарин, Петр Чаадаев, будущий декабрист Михаил Лунин и многие другие. Особую славу и гордость церкви составляли ее первоклассный хор, солисты-итальянцы и великолепный орган, один из лучших в Европе. Прекрасная акустика делала звучание музыки поистине божественным. Здесь исполнялись духовные сочинения знаменитых композиторов: Монфреддини, Сарти, Чимарозы, Паизиелло (нередко под управлением самих авторов), а в дни своего пребывания в Петербурге в 1909-1910 гг. играл на органе литовский художник и композитор Микалоюс Константинас Чюрленис. Неоценимый вклад был внесен служителями прихода Святой Екатерины в дело образования в Петербурге. Еще во время строительства храма, в 1769 г., была открыта школа с десятью классами, в которых обучались от 100 до 200 детей. В царствование Павла I при храме Святой Екатерины была открыта так называемая коллегия - школа-интернат для дворянских детей. Здесь получили образование представители многих знатных родов России: Барятинских, Волконских, Вяземских и др. В 1839 г. при храме открывается женская гимназия. В 1875 г. гимназия вместе с интернатом была переведена в специально выстроенный для этого четырехэтажный флигель во дворе храма. В 1889 г. при храме открылась бесплатная начальная школа для девочек, а в 1896 году священник церкви Святой Екатерины Антоний Малецкий открыл на Кирилловской улице приют для беспризорных детей. Российские самодержцы поручали храм разным монашеским орденам: Екатерина II - францисканцам, Павел I - иезуитам (1800-1815), а Александр I, после высылки иезуитов, отдал храм доминиканцам (1816-1892). С 1892 года храм управлялся епархиальными священниками (однако община доминиканцев продолжала существовать). С 1855 по 1857 гг. викарным священником храма Святой Екатерины был Зигмунт Щенсны-Фелинский, будущий архиепископ Варшавы. С 1907 по 1914 год интернатом для девочек и женской гимназией руководила св. Урсула Ледуховская. Накануне революции 1917 г. приход насчитывал более тридцати тысяч верных. Трагическая судьба постигла приход после революции. После захвата власти большевиками, в 1918 г., принадлежавшие храму дома причта на Невском проспекте и Итальянской улице были отобраны. Прекратились и занятия в гимназиях. В марте 1923 г. арестовали главу Римско-Католической Церкви в России архиепископа Яна Цепляка, настоятеля храма св. Екатерины Константина Будкевича, капелланов храма Яна Василевского, Павла Ходневича и ещё 11 католических священников. Их обвинили в противодействии изъятию церковных ценностей из храмов и контрреволюционной пропаганде, ведущей к ослаблению пролетарской диктатуры. Смертный приговор архиепископу Яну Цепляку заменили 10-летним тюремным заключением, а впоследствии его выслали из страны. Настоятеля прихода, о. Константина Будкевича, казнили в Пасхальную ночь с 31 марта на 1 апреля 1923 г. в подвале Всероссийской Чрезвычайной Комиссии на Лубянке выстрелом в затылок. После процесса ксендзов храм св. Екатерины оставался действующим, однако, теперь там служили французские священники: Жан Амудрю и Мишель Флоран (скончавшийся в мае 1995 года во Франции). После выхода постановления Президиума Верховного Совета РСФСР от 7 сентября 1938 г. храм был закрыт и разорён. Разбитые иконы и церковную утварь выбросили во двор. Перестала существовать великолепная библиотека. Одна из прихожанок, 19-летняя Софья Степулковская, спасла большой алтарный крест. 15 мая 1940 г. он был передан в единственный тогда действующий католический храм Лурдской Божьей Матери в Ковенском переулке (ныне крест возвращён в храм св. Екатерины). После упразднения прихода здание храма использовалось под складские помещения. В 1947 году в храме вспыхнул первый пожар, во время которого пострадали деревянные детали декора, фрески, несколько статуй. Но сильнее всего пострадал орган. В последующие годы помещения храма использовались различными организациями как склады. В конце 70-х гг. по решению исполкома Ленсовета здание храма передали в ведение Ленинградской филармонии для организации там органного зала. Архитекторы-реставраторы буквально по кусочкам собирали остатки интерьеров, чтобы придать церкви её первоначальный вид. Под руководством опытного архитектора А. И. Тараненко были сделаны обмеры здания, составлены сметы необходимых работ, и в 1977 г. были установлены деревянные леса. Ремонт начался, но шёл крайне медленно. Второй пожар, происшедший 14 февраля 1984 г., уничтожил остатки убранства интерьеров, разрушил мраморные скульптуры, свёл на нет многолетнюю работу реставраторов. Сильного огня не выдержал даже мрамор. Пострадала памятная плита, посвященная королю Станиславу-Августу Понятовскому. После пожара окна обгоревшего помещения забили досками и металлическими листами; был составлен новый план реставраци, но в 1989 г. реставрация была приостановлена, храм был заброшен. На первом этаже в приходских помещениях расположились кабинеты Музея истории религии и атеизма, а выше частные квартиры.
После изменений, произошедших в России, к 1991 г., духовная атмосфера в Ленинграде стала не столь удушающей. Зарегистрированная католическая община св. Екатерины начала хлопотать о возвращении храма. В феврале 1992 г. городские власти приняли решение о его возвращении верующим, и он стал вторым действующим католическим храмом в Петербурге. К октябрю 1992 г. завершился первый этап реставрационных работ, был установлен временный алтарь. 4 октября состоялось благословление главной католической церкви города, - первое после 1917 г. открытие возрожденного храма Римско-Католической Церкви не только в северной столице, но и в России. Настоятелем храма был назначен отец Евгений Гейнрихс ОР. Для реставрации всего храма требовалась огромная сумма, поэтому было решено восстанавливать его поэтапно. Для постоянных богослужений, совершавшихся ежедневно утром и вечером, была приспособлена бывшая ризница храма. В приходе начала действовать воскресная школа. Над алтарём поместили распятие, спасённое в 1938 г. прихожанкой Софьей Степулковской... Церковь Святой Екатерины Александрийской снова стала домом Божьим, домом молитвы , как гласит надпись над порталом храма....!