Родилась в Александрии в 287 году. Согласно житию, она «изучила творения всех языческих писателей и всех древних стихотворцев и философов… хорошо знала Екатерина сочинения мудрецов древности, но она изучила также сочинения знаменитейших врачей, как например: Асклипия, Гиппократа и Галина; кроме того она научилась всему ораторскому и диалектическому искусству и знала также многие языки и наречия». Была обращена в христианство сирийским монахом, крестившим её под именем Екатерина. По преданию после крещения во сне к ней явился Иисус Христос и вручил ей кольцо, назвав своей невестой.

Екатерина приняла мученическую смерть в период правления императора Максимина в начале IV века. Она пришла в храм во время праздничного жертвоприношения, совершаемого Максимином, и призвала его оставить языческих богов и обратиться в христианство. Царь был поражён её красотой и пригласил после праздника к себе и попытался её убедить оставить христианскую веру. Для переубеждения образованной девушки были приглашены многочисленные философы, которые были побеждены ею в споре, за что император предал их огню.

Максимин сам вновь пытался убедить Екатерину поклониться языческим богам, но не смог этого добиться. По его приказу девушку били воловьими жилами, а затем заключили в темницу. Там её посетила супруга императора, называемая в житии Августой или Василисой (её привел друг императора военачальник Порфирий). Екатерина убедила её, Порфирия и пришедших с ними слуг в истинности христианской веры.

С целью устрашить Екатерину императорский вельможа Хурсаден предложил Максимину изготовить орудие для пытки – колёса с железными остриями. Эти колёса, согласно житию, были разрушены сошедшим с неба ангелом, который избавил Екатерину от мук. Узнав об этом супруга Максимина пришла и стала обличать своего супруга, исповедала себя христианкой и была казнена. Вслед за нею был казнён военачальник Порфирий и 200 воинов, обращённых Екатериной в христианство.

После этих событий Максимин вновь призвал к себе Екатерину и предложил сделать её своей женой если она принесёт жертву языческим богам. Святая отказалась и Максимин приказал казнить её через отсечение головы.

День её памяти в Католической Церкви — 25 ноября.