La iglesia de Santa Catalina se encuentra incrustada en el entramado tortuoso de la Valencia medieval, y sobre el lugar donde existió una mezquita, siendo únicamente visible la fachada que recae a la antigua plaza de les "herbes" (en la actualidad Lope de Vega), y su famosa torre campanario. La cabecera de la iglesia queda completamente envuelta por las casas circundantes al igual que ocurre con el lado derecho de la nave. Respecto al lado izquierdo, resulta parcialmente visible desde la calle de la Tapineria, cuyo trazado desigual queda cerrado por uno de los accesos laterales del templo.

Los origenes de la iglesia de Santa Catalina se remontan a la propia conquista de Valencia por Jaime I en 1238, ya que se trataba de una de las diez parroquias fundacionales de la ciudad. Al conquistar Valencia, Jaime I tratará de estructurar el espacio urbano distribuyendolo en parroquias, concediendo para ello la propiedad de todas las mezquitas y cementerios musulmanes al arzobispo de Tarragona, Pedro de Albalat, quien realizó la distribución del espacio urbano entre diez parroquias, concediendoles a cada una de ellas una demarcación o territorio, siendo una de ellas Santa Catalina.

Esta demarcación no era sólo un instrumento de cristianización, organización y control eclesiastico de la vida vecinal, sino también un instrumento administrativo y politico útil para el gobierno de la ciudad, de hecho, el Consell municipal (hoy diriamos Ayuntamiento) estaba formado por representantes elegidos entre las diferentes parroquias de la ciudad.

Recibió el nombre de Santa Catalina por indicación directa del Rey don Jaime en honor a su hija la infanta Catalina de la casa real de Aragón.

La primera fábrica de esta iglesia data de 1245 (siglo XIII) cuando tras la conquista de la ciudad, comenzarón a construirse algunas parroquias en los alrededores de la catedral.

El estilo arquitectonico es un gótico mediterraneo, con una nave unica y contrafuertes laterales entre los que se ubican las capillas, con un abside poligonal y una cubierta de bóvedas de cruceria entre arcos fajones. A diferencia del resto de las iglesias góticas primitivas valencianas la de Santa Catalina se caracteriza por rodear con una girola el altar principal. Así, parece que el templo consta de tres naves al prolongarse el deambulatorio a lo largo de los flancos de la nave central

Es la única iglesia de Valencia que dispone de girola en la cabecera a semejanza de la Catedral.

Las caracteristicas de esta iglesia son muy singulares, esta singularidad se debe a una mezcla de influencias en el estilo gótico: las del Languedoc francés que tanto influyen en la zona mediterránea de la Corona de Aragón, y las grandes iglesias meridionales francesas de tanta influencia en la Corona de Castilla. A esta se añaden otras particularidades como la inexistencia de arbotantes en los muros exteriores sustiyéndolos por recios contrafuertes levantados sobre las naves laterales.

En el siglo XVI el monumento fué remodelado recubriendose los muros con motivos decorativos renacentistas. El 29 de marzo de 1548 un incendio destruyó completamente el altar mayor, algunos retablos de las capillas laterales, la sillería del coro y el órgano. Los archivos parroquiales se quemarón y el sagrario que logró salvarse fué trasladado a la cercana Iglesia de San Martin en la calle San Vicente.

La iglesia disponía de cementerio propio, que se encontraba situado en la actual calle de San Fernando, cerca del Mercado Central; ya en el plano del padre Tosca de 1704 consta su existencia y no será hasta principios del siglo XIX cuando este desapareció.

Una reforma barroca clasicista se inicia tardiamente, en 1740 y durará hasta 1785; supondrá la casi total renovación del templo. Las obras, que en conjunto suponían una fuerte transformación del espacio, consistierón en el revestimiento interior de la iglesia, el cegado del gran rosetón de los pies y de los óculos, el cambio de cubierta, la construcción de las portadas de la calle Tapineria y la correspondiente al imafronte y la reedificación de la fachada de la calle Tapinería. Durante estas obras también se desmontará el antiguo campanario situado a los pies de la iglesia en el lado sur. Las capillas sepulcrales o arcosolios del imafronte, en aquellos momentos abiertos hacia el interior del templo, se tapiarán utilizando para ello diversas piezas góticas, entre ellas, fragmentos de una escultura que representa a un obispo.

Durante la guerra civil, el templo sufrió un nuevo incendio que destruiria el presbiterio al tiempo que dañaba la decoración interior. Tambien dañó la propia estructura del edificio. Ya entre 1975 y 1960, el arquitecto Luis Gay Ramos inició los trabajos en el templo eliminando la decoración barroca, consolidando la estructura, saneando las bóvedas y construyendo la actual fachada interior además de pavimentar el conjunto de la superficie interna. Con las obras de repristinación se aprovechó para devolver a la iglesia su primitiva traza gótica.

Tiene tres puertas, la principal es la que recaé a la Pl.Lope de Vega, y las dos laterales una que recae a la calle Tapineria y la tercera que está situada a los pies de la torre , en la plaza de Santa Catalina. En esta portada podemos encontrar en una hornacina barroca el busto de Santa Catalina.

El imafronte o fachada a los pies de la iglesia muestra en su fábrica las huellas del tiempo. Sobre una edificación preexistente del siglo XIV, representada por los tres arcosolios o capillas sepulcrales del antiguo cementerio, se levanta a principios del siglo XV la fachada que hoy vemos. El descubrimiento, durante las obras de restauración, del óculo situado al norte nos habla de una simetria compositiva conformada por una portada, hoy sustituida por la portada del siglo XVIII, y un rosetón en el eje de la nave central y dos óculos que iluminaban las naves laterales.

La fachada es de estilo gótico, y en su portada podemos leer una inscripción que dice asi:

A los pies de esta fachada se emplazaba la "llotgeta del mustaçaf" o almotacén, funcionario municipal encargado de la vigilancia de los mercados y de la higinene pública, además del control de las pesas y medidas de la ciudad.

Todavía hoy se pueden observar las argollas para los castigos y el regatón del mastil donde se situaba este tribunal. Rememorando la actividad del Almotacén, el escritor setabense Vicente Boix, en su novela "El encubierto de Valencia", explica que los pelaires de la ciudad se sirvierón de estas argollas y anillos de la piedra para enarbolar su bandera durante la rebelión de las Germanias en 1519.

No hay que olvidar que en las cercanias de este lugar se encontraban las carnicerías y las pescaderias (actual Plaza Redonda) y un poco más alejada la lonja de los mercaderes (en la actual Plaza del doctor Collado). Era en definitiva una zona comercial y mercantil, donde se alojaban la mayoria de los gremios mas importantes de la ciudad.

En el lado izquierdo de la fachada podemos ver una pequeña capilla con azulejos bajo la advocación de la Virgen de la Paz, cuya hornacina hoy dia se encuentra vacia.

Una de estas capillas, la primera a la derecha según entramos por los pies de la iglesia, es la que fundó Arnau Valleriola, el financiero más importante de la Valencia del siglo XIV. La capilla estaba bajo la advocación de Sant Bernat y Santa Llùcia.

Otras capillas de la iglesia son:

Capilla de Santa Teresa Jornet
Capilla de la Inmaculada Concepción
Capilla de Nuestra Señora de Fatima
Capilla del Cristo de la Resignación y de la Salud
Capilla de la Anunciación con un grupo escultórico del siglo XV entre arcos neogóticos
Capilla de San José
Capilla del Beato Manuel Domingo y Sol
Capilla del Santisimo Sacramento (con una imagen de la Virgen de los Desamparados)
Capilla de la Virgen del LLeó, patrona de Castellón
Capilla de la Virgen del Pilar
Capilla de Santa Catalina con una imagen dorada de Santa Catalina
Capilla de la Virgen de la Cueva Santa
Imagen del Santisimo Cristo de la Paz

Capilla Virgen de la Vocación. Talla en madera del 1982. La imagen fué mandada tallar por don Eugenio Fuertes, anterior rector de la iglesia. Presidió el encuentro del papa Juan Pablo II con cinco mil sacerdotes de toda España en el seminario de Moncada el 8 de noviembre de 1982, siendo bendecida en dicho encuentro. El hueco que tiene a la altura del corazón expresa el vacio que la Santisima Virgen hizo de si misma para ser exclusiva del Señor y hacer siempre su voluntad. Esta advocación "Virgen de la Vocación" es exclusiva y propia de la Hemandad de Sacerdotes Operarios diocessanos, que rigen esta iglesia, cuyo carisma es trabajar por todas las vocaciones de la iglesia.

La antigua torre estaba situada a los pies de la iglesia en la actual Plaza Lope de Vega, en cuyo lugar dice la tradición se emparedaban voluntariamente en pequeñisimas celdas las mujeres para vivir de las limosnas de los fieles, practica que fué abolida en el 1566 por el Arzobispo Martin de Ayala.

La primera piedra de la torre fué colocada el 5 de octubre de 1688 y se terminó en el 1705, como dice una lapida que dice Este suntuoso campanario, a que felizmente se dio principio el año 1688 merced a la munificencia de los feligreses, en el presente año de 1705, cooperando todos, llevólo a cabo y con toda perfección Juan Bautista Viñes.

Los inicios de la torre fuerón comenzados por Valero Viñes, pero a la muerte de este en 1693, tomó el mando de las obras su hermano Juan Bautista Viñes, que es en definitiva el artifice final de esta gran obra.

Juan Bautista Viñes fué un gran difusor de las formas barrocas en Valencia. Arquitecto valenciano que vivió entre los siglos XVII y XVIII, fué discipulo de Juan Pérez Castiel quien le inculcó la estética barroca. Su principal obra es la torre de la Iglesia Parroquial de Santa Catalina en Valencia. También realizó la portada de la Iglesia parroquial de Vinaroz y trabajó en la ampliación de la Iglesia Arciprestal de Santa Maria en Vinaroz.

La torre campanario de Santa Catalina está considerada como una de las torres barrocas más originales de la arquitectura española. Como la mayor parte de las torres campanarios de la ciudad de Valencia data del siglo XVII. El precio final de su edificación se calculó que rondaba los 10.000 ducados. En la actualidad, es considerada como todo un modelo original e irrepetido.

La torre es de planta hexagonal y muestra cinco pisos mediante el recurso de modulaciones horizontales. Su mayor riqueza decorativa la encontramos en el tramo superior. Allí los resaltes de los angulos aparecen en forma de columnas salomonicas semiempotradas. El conjunto finaliza con un templete cubierto por un pequeña cupula de piedra labrada en forma de escama de pez, con columnas salomonicas y grandes volutas de a modo de contrafuertes que lo unen al cuerpo de las campanas.

Sobre la cúpula y como remate, una bola que representa al globo terraqueo y una veleta con los simbolos de la santa permiten alcanzar los 56,12 metros de altura.

Provenientes de Londres llegarón al Grao de Valencia el 2 de Octubre de 1729 seis campanas para su instalación en la torre. Fué elegido campanero el mismo de La Catedral. Las mismas fuerón bendecidas el 9 de Noviembre de 1729 y subidas despues al campanario. El 21 de noviembre se realizó el primer vuelo de las campanas.