L'opera, inizialmente attribuita a Giuliano Persciutti, è oggi riconosciuta come primo lavoro totalmente autonomo di Morganti figlio. La scena dello sposalizio di Santa Caterina è ambientato all'aperto, i ritratti delle sante e le piccole figure degli angioletti pervadono il dipinto di uno spirito di serenità e di lirismo.

L'impianto compositivo lineare e simmetrico richiama il dipinto delle Quattro Sante realizzato dal padre Bartolomeo per la chiesa fanese di San Paterniano: al posto delle colonne tortili, Pompeo ha inserito due strutture architettoniche che lasciano intravedere sullo sfondo due paesi, probabilmente Orciano e il vicino paese di Mondavio.

Nel 1939 il dipinto è stato spostato dall'omonima chiesa a quella di San Silvestro dove é rimasto anche dopo la chiusura dell'edificio.