Zu Beginn des 17. Jahrhunderts gab es in der Stadt bereits eine hölzerne Kirche der Heiligen Katharina mit einer Kapelle des heiligen Onufrij. Sie befand sich hinter den Glebowskaja-Toren, im Ostrach, im Schützenviertel, nicht weit vom heutigen Theater für junge Zuschauer. In den Jahren 1697-1699 wurde anstelle der hölzernen Kirche eine steinerne errichtet, deren Auftragnehmer, so die Überlieferung, Nikita Buchwostow war. Zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurde diese Kirche abgerissen.

Die heutige steinerne Kirche der Heiligen Katharina befindet sich auf dem Gelände des zentralen Marktes, der in der Sowjetzeit an der Stelle der abgerissenen Stadtviertel angelegt wurde. Die Kirche wurde 1798 im ehemaligen Soldatenviertel am hohen linken Ufer des Flusses Lybed gebaut. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde der Fluss in ein Rohr geleitet, sein Bett wurde entwässert und dort wurde ein Park angelegt. Bis 1836 stand neben der Kirche ein separater Glockenturm, der 1885 mit der erweiterten Trauerhalle verbunden wurde. Die Gewölbe der Trauerhalle wurden abgerissen, und die Außenwände wurden teilweise als innere Stützen für die Dachkonstruktionen und die flache Holzdecke verwendet. Im Jahr 1906 wurden in der Kirche zwei weitere Kapellen eingerichtet, und jetzt hat sie drei Altäre: zu Ehren der Geburt der Gottesmutter, der heiligen Katharina und des heiligen Georgs. Ende des 19. Jahrhunderts wurden dem Glockenturm zusätzliche Räume hinzugefügt. Rund um die Kirche wurde ein filigraner Metallzaun auf einem Ziegelsockel mit Bogenportalen und Toren errichtet, und die Ziegelpfeiler des Zauns wurden mit Kugeln gekrönt. Die Wände und Gewölbe des viereckigen Raumes wurden neu bemalt. Neben der Kirche, hinter dem Zaun, befand sich ein Ziegelgebäude der kirchlichen Grundschule, das mit Mitteln des Stifters Jewlampij Jefimowitsch Akimow erbaut wurde.

In der Sowjetzeit wurde die Kirche als Handelsstand, Kantine und Friseursalon genutzt. Dadurch wurden die oberen Etagen des Glockenturms abgerissen, und im viereckigen Raum und der Apsis wurden Zwischenetagen eingerichtet, über den Fenstern des zweiten Lichtes des Tempels wurden barocke Blenden abgeschliffen. Von 1978 bis 1990 führte die Rjasaner wissenschaftliche Restaurierungsverwaltung Restaurierungsarbeiten durch, bei denen spätere Trennwände und Decken entfernt wurden. Nach dem Projekt des Architekten S.G. Warganow wurden das Gewölbe und das Dach des viereckigen Raumes mit der Kuppel und dem Kreuz, das Dach der Trauerhalle sowie die Tür- und Fensterfüllungen wiederhergestellt. Im Jahr 1991 wurden die Gottesdienste in der Kirche wieder aufgenommen, und 1998 wurden die oberen Etagen des Glockenturms wiederhergestellt.

Die Kirche ist eines der wenigen erhaltenen Gotteshäuser in Rjasan im Stil des frühen Klassizismus, mit Elementen des reifen Klassizismus in der Gestaltung der Fassaden des Glockenturms. Die Dekoration der Trauerhalle ist im eklektischen Stil gehalten. Die Kirche gehört zum traditionellen dreiteiligen Typ. Die längsachsiale Komposition umfasst einen zweigeschossigen viereckigen Raum des Tempels mit einem rechteckigen Altar und einer abgerundeten östlichen Wand, eine breitere, niedrigere Trauerhalle und einen dreigeschossigen Glockenturm. Das gewölbte, facettierte Dach des Tempels endet mit einem kleinen geschlossenen Achteck und einer Zwiebelkuppel auf einem Tambour. Die beiden unteren Etagen des Glockenturms haben die Form von Vierecken, wobei die mittlere in der Größe einem Halbgeschoss ähnelt. Die dritte zylindrische Etage wird mit einem kuppelartigen Dach mit einem Spitzdach auf einem achteckigen Sockel abgeschlossen.