Au début du XVIIe siècle, une église en bois dédiée à Catherine avec une chapelle du saint Onuphre existait déjà dans la ville. Elle se trouvait derrière les portes de Glebov, dans l'ostrog, dans le quartier des tireurs, près du théâtre moderne du Jeune Spectateur. Entre 1697 et 1699, une église en pierre a été construite à la place de l'église en bois, dont le contractant, selon la légende, était Nikita Boukhvostov. Au début du XVIIIe siècle, cette église a été démolie.

L'actuelle église en pierre de Catherine est située sur le territoire du marché central, qui a été créé à l'époque soviétique à l'emplacement des quartiers urbains démolis. L'église a été construite en 1798 dans l'ancienne colonie des soldats sur la haute rive gauche de la rivière Lybed. Dans la seconde moitié du XXe siècle, la rivière a été canalisée, son lit asséché et un parc a été aménagé à cet endroit. Jusqu'en 1836, une cloche se tenait séparément de l'église, qui a été reliée en 1885 à la salle à manger agrandie. Les voûtes de la salle à manger ont été démolies, et les murs extérieurs ont été partiellement utilisés comme supports internes pour les structures de toit et le plafond plat en planches. En 1906, deux chapelles supplémentaires ont été aménagées dans l'église, qui compte désormais trois autels : au nom de la Nativité de la Vierge, de la grande martyre Catherine et de Saint Georges le Victorieux. À la fin du XIXe siècle, des pièces supplémentaires ont été ajoutées à la cloche. Une grille métallique ajourée a été installée autour de l'église sur un socle en brique avec des portes et des portillons en arc, et les colonnes en brique de la grille ont été couronnées de boules. Les murs et les voûtes du carré ont été redécorés. Près de l'église, derrière la grille, se trouvait un bâtiment en brique de l'école paroissiale, construit grâce aux fonds du bienfaiteur Evlampiy Efimovich Akimov.

À l'époque soviétique, l'église a été utilisée comme pavillon commercial, cantine et salon de coiffure. En raison de cela, les étages supérieurs de la cloche ont été démolis, et des planchers intermédiaires ont été aménagés dans le carré et l'abside, les corniches baroques au-dessus des fenêtres de la lumière secondaire du temple ont été rabotées. De 1978 à 1990, l'administration scientifique et de restauration de Riazan a effectué des travaux de restauration, au cours desquels des cloisons et des planchers tardifs ont été retirés. Selon le projet de l'architecte S.G. Varganov, la voûte et le toit du carré avec la tête et la croix, le toit de la salle à manger, ainsi que les remplissages de portes et de fenêtres ont été restaurés. En 1991, les services religieux ont repris dans l'église, et en 1998, les étages supérieurs de la cloche ont été restaurés.

L'église est l'un des rares temples de Riazan à avoir survécu dans le style du premier classicisme, avec des éléments de classicisme mature dans la décoration des façades de la cloche. La décoration de la salle à manger est réalisée dans un style éclectique. L'église appartient au type traditionnel à trois parties. La composition axiale longitudinale comprend un carré de temple à deux lumières avec un autel rectangulaire et un mur est arrondi, une salle à manger plus large et abaissée, et une cloche à trois niveaux. Le toit convexe et angulaire du temple se termine par un petit octogone aveugle et une petite coupole sur un tambour. Les deux niveaux inférieurs de la cloche ont la forme de carrés, le niveau moyen ayant une taille rappelant un demi-niveau. Le troisième niveau cylindrique est couronné d'un toit en dôme avec un pinacle sur un socle octogonal.