Podobnie jak św. Cecylia na Zachodzie, tak św. Katarzyna przede wszystkim na Wschodzie należała do najbardziej znanych świętych. Mało jednak o niej wiemy, a tak wiele powstało o niej legend, że niektórzy hagiografowie nawet powątpiewali w jej historyczne istnienie. Zachowały się dwa opisy męki i śmierci św. Katarzyny Aleksandryjskiej, ale pochodzą one dopiero z wieku VI i są pełne legend. Mamy jednak świadectwa już z wieku IV - a więc bardzo wczesne, bo sięgające prawie czasów Świętej. Wspominają bowiem o niej Rufin i Euzebiusz z Cezarei Palestyńskiej.
Według legendy Katarzyna urodziła się w Aleksandrii, stolicy Egiptu, jako córka króla Kustosa. Była osobą nie tylko bardzo zamożną, ale także wykształconą. Słynęła z urody. O jej rękę daremnie ubiegali się najznakomitsi obywatele miasta, bo - jak wiele chrześcijanek - złożyła ślub dozgonnej czystości.
Wkrótce wybuchło najdłuższe i najbardziej krwawe w dziejach Kościoła prześladowanie chrześcijan - za panowania cesarza Dioklecjana i jego współrządców: Galeriusza Maksymiana i Konstancjusza I. Szczególną nienawiścią do chrześcijan wyróżniał się Maksymian, władca wschodniej części Imperium Rzymskiego. Przybył on osobiście do Aleksandrii, by dopilnować realizacji prześladowczych edyktów.
Jedną z jego ofiar miała być Katarzyna. Po pojmaniu była przymuszana do złożenia ofiary bogom. Odmówiła, wyznając wiarę w Boga Jedynego. Wówczas cesarz zarządził dysputę między Katarzyną a pięćdziesięcioma tamtejszymi filozofami i retorami. Katarzyna pokonała swoich adwersarzy, udowadniając prawdziwość chrześcijaństwa, i doprowadziła wielu z nich do wiary w Chrystusa. Miała wtedy 18 lat. Cesarz rozgniewany obrotem sprawy skazał ją na tortury: smagano ją żyłami wołowymi tak, że jej ciało było jedną wielką raną; morzono ją głodem; łamano jej kości. Modlitwa Katarzyny sprawiła, że podczas miażdżenia kołem zstąpił anioł i spowodował, że rozpadło się ono w rękach kata. Na widok jej bohaterstwa w czasie znoszenia mąk miało nawrócić się kilkuset żołnierzy i oprawców. Ostatecznie wykonano wyrok śmierci przez ścięcie prawdopodobnie między rokiem 307 a 312.
Męczeństwo św. Katarzyny musiała być czymś niezwykłym, skoro została ona wyróżniona tak wielką czcią. Ciało jej od setek lat znajduje się na Górze Synaj, przeniesione tam zapewne z Aleksandrii, kiedy Arabowie, a po nich Turcy najechali Egipt. Jest tam klasztor prawosławny i kościół, do którego podążają pielgrzymi. Klasztor ten wystawił cesarz Justynian w wieku VI.
Katarzynie poświęcili swoje arcydzieła najwięksi artyści: Hans Memling, Correggio, Tintoretto, Dawid Aubert, Masolino di Panicale, Jan Provost, Caravaggio i Raffael. Św. Joanna d'Arc zaliczała Katarzynę do swoich trzech głównych patronek. Na Zachodzie uważano ją za jedną z Czternastu Świętych Wspomożycieli. Św. Katarzyna z Aleksandrii była patronką wielu miast i związków katolickich. Jest patronką zakonu katarzynek; Nowego Targu, Dzierzgonia i Cypru; nauki i uniwersytetów, w tym paryskiej Sorbony; adwokatów i notariuszy, bibliotekarzy, drukarzy, filozofów chrześcijańskich, grzeszników, kolejarzy, kołodziejów, literatów, mężatek, młodych dziewcząt, młynarzy, fryzjerów, modystek, mówców, piekarzy, powroźników, prządek, studentów, szwaczek, uczonych, woźniców, zecerów. Dawniej w Polsce istniał zwyczaj, że w wigilię św. Katarzyny chłopcy wróżyli sobie, który z nich jako pierwszy ożeni się i jakie imię będzie miała wybranka. Popularne też było powiedzenie: "Święta Katarzyna Adwent zaczyna".

W ikonografii św. Katarzyna przedstawiana jest w koronie królewskiej, z palmą męczeńską w dłoni. Jej atrybutami są: anioł, Dziecię Jezus, nakładające na jej palec pierścień jako oblubienicy, filozofowie, z którymi prowadziła dysputę, gałązka palmowa, koło, na którym była łamana, korona w ręku, krzyż, księga, miecz, piorun.