По-праздничному нарядная церковь была заложена в 1892-м, 21 апреля, в день Святой Екатерины. Этого же числа, правда, на полтора столетия ранее, на свет появилась и будущая императрица Екатерина Великая. Именно при ней Крым оказался присоединен к Российской империи. Средства на возведение храма были пожертвованы горожанами Феодосии и местными общественными деятелями. Многие жители сами участвовали в строительстве.

При советской власти был репрессирован настоятель церкви Алексей Косовский. Позже его канонизировали как святого великомученика. В храме оборудовали склады. Службы возобновились в начале Великой Отечественной войны.

Храм Святой Екатерины выдержан в псевдорусском стиле и напоминает нарядный терем. Стены ослепительно-белые, кокошники имеют зеленый оттенок, маленькие главки выкрашены в синий, а центральный купол – в золотистый. Церковь декорирована иконами и скульптурами ангелов. Благодаря обилию окон внутри она ярко освещена.