El primer templo en este lugar fue construido en 1763 durante el obispo de Astracán Metodio y representaba la torre noreste. La iglesia fue consagrada en honor al santo Metodio, patriarca de Constantinopla. Con el tiempo, el templo sufrió varias reconstrucciones que cambiaron su apariencia. Para mediados del siglo XIX, el edificio estaba tan deteriorado que la celebración de los servicios religiosos se volvió peligrosa, por lo que se cerró el templo y se consideró su demolición.

En 1876, falleció la honorable ciudadana de Astracán, Ekaterina Fyodorovna Bashkina. En su testamento, expresó su deseo de construir en el monasterio Pokrovo-Boldinsky un templo en honor a la gran mártir Catalina, su santa patrona, y trasladar allí sus restos. Para la construcción del templo y su futuro mantenimiento, dejó un capital significativo. Se decidió erigir un nuevo templo en el lugar de la antigua iglesia de Metodio.

El albacea de Ekaterina Fyodorovna, el secretario colegiado Ivan Grigoryevich Chudnovsky, se encargó de la construcción, que se completó en 1894. Sin embargo, en el templo construido por Chudnovsky se encontraron numerosos defectos, y fue completamente desmantelado. La nueva construcción comenzó gracias a la iniciativa del archimandrita del monasterio Mitrofán Zemlyansky.

El templo se completó solo en 1908 y fue consagrado el 8 de junio, en el día del 200 aniversario de la fundación de la comunidad de Pokrov. Este evento influyó en el nombre del nuevo templo. Fue consagrado por el obispo de Astracán Georgy Orlov en honor al Santo Metodio, el venerable Sampson el Hospitalario y la gran mártir Catalina. Durante la época soviética, la apariencia del templo fue alterada y su decoración interior se perdió.

En la década de 1970, en el territorio del antiguo monasterio se estableció el primer hospital municipal de tuberculosis, que ahora es un dispensario antituberculoso. En el edificio de la iglesia se encontraban un laboratorio hospitalario y un archivo. Actualmente, en el templo se ha restaurado la cúpula con la cruz. El 6 de julio de 2012 se celebró un moleben en la iglesia de Catalina, y el 11 de mayo de 2013 se llevó a cabo aquí la primera Divina Liturgia después del cierre del monasterio. Comenzó la restauración de la iglesia.

El templo está construido en estilo neorruso, sin refectorio, y tiene un tamaño pequeño, recordando a una capilla. Originalmente, estaba coronado con una parte superior de chapitel de hierro con una brillante cruz octogonal dorada y una "manzana". Cruces y "manzanas" de menor tamaño decoraban los cuatro frontones laterales. En la parte sureste del altar había puertas anchas que conducían a la cripta, donde reposaba la fundadora del templo E. F. Bashkina. En la cripta había un ícono de la gran mártir Catalina, ante el cual ardía constantemente una lámpara.