Secondo la tradizione Caterina fu una giovane di Alessandria d'Egitto, di famiglia nobile e cristiana.
Nel 305 rifiutò di offrire sacrifici agli dei durante una festa indetta in onore di Massimino Daia cesare d'oriente. Affidata ad alcuni retori che dovevano convincerla a sacrificare, fu lei a convertire loro al cristianesimo.
Massimino la condannò alla ruota ma lo strumento di tortura si ruppe e Caterina fu decapitata.
Dopo il martirio, narra la leggenda, gli angeli trasportarono il suo corpo sul Monte Sinai nel luogo dove in seguito Giustiniano fondò un monastero.
Le fonti antiche sono posteriori di tre o più secoli rispetto agli eventi narrati e non esistono documenti coevi che dimostrino la realtà storica di Caterina.