Dell'antico edificio eretto nel XIV secolo dalla Confraternita degli Artisti, a cui erano iscritti pittori, maiolicari, scultori, musicisti e medici, rimane un affresco raffigurante la "Vergine" fatto staccare e inserito in una cappella votiva per volere di Venturelli, vasaio di Urbania.
Tra gli scopi religiosi, sociali e caritativi della Compagnia, c'era anche quello di costruire, affrescare e decorare le chiese.

L'attuale edificio risale al 1522, fu eretto ex-novo su progetto dell'architetto Taddeo Zandrini e per la sua costruzione vennero utilizzati sia vecchi laterizi della Rocca, che in quel periodo venne demolita, che nuovi.
La facciata classicheggiante è costituita da un portale in pietra arenaria grigia incorniciato da due colonne doriche che sorreggono un fregio a triglifi coronato da timpano.
L'interno a unica navata è adorno di stucchi, le pareti sono scandite da sedici paraste sormontate da capitelli corinzi alternate a nicchie, nelle quali sono i profeti Isaia, Geremia, David e Mosè, statue di Tommaso Amantini del XVII secolo; allo stesso si deve anche la cornice in stucco e muratura dell'altare maggiore nella quale è conservata la tavola del 1592 di Donnino Berti, eseguita su cartone di Taddeo Zuccari, raffigurante S. Caterina posta da tre angeli nel sarcofago.
Sull'altare di sinistra Madonna col Bambino, S. Carlo Borromeo, Santa Rosa da Viterbo, Santa Caterina d'Alessandria e Santa Francesca Romana, tela datata 1615 e firmata da Gian Giacomo Pandolfi; di questa tela è conservato il bozzetto preparatorio nella Biblioteca Comunale di Urbania.
La volta a botte è interamente decorata con stucchi e pitture: i primi rappresentano motivi simbolici come le Virtù, la Fortezza, la Giustizia, la Temperanza e la Carità e sono intervallati da putti, maschere e motivi decorativi, attribuiti a Agostino Apolloni, Luzio e Ottaviano Dolci.
Le pitture rappresentano la Vita di S. Caterina d'Alessandria; i tre affreschi centrali sono opera di Agostino Apolloni e Luzio Dolci e raffigurano: S. Caterina alla presenza dell'imperatore, la Visita dell'Imperatrice accompagnata da Porfirio in carcere e la Gloria di S. Caterina; ai lati sono dipinte a tempera altre sei scene attribuite ad Agostino Apolloni che rappresentano: il Battesimo nel deserto impartito dall'eremita, lo Sposalizio mistico di S. Caterina, il Martirio dei monaci bruciati e miracolati, il Culto pagano agli dei, il Martirio della Santa, la Traslatio corporis della Santa sul Monte Sinai da parte di tre angeli.

BIBLIOGRAFIA
LEONARDI 1966, p. 34-35
AA. VV. 1982, p. 175-177
PAOLI e CLERI 1989, p. 15
BUCCI (a cura di) 1998, p.106
ROSSI, Le chiese di Urbania - itinerari dello spirito