История города Судогда начинается с того, что в 1778 году слободка Судогда была переименована в уездный город Судогда. Город возник благодаря своему географическому положению, так как не имел промышленных предприятий и большого населения. О времени и основателе первого храма в Судогде информации нет. В выписке из «писцовых книг», выданной дьякону Ивану, упоминается, что в слободке Судогда находилась церковь Николая Чудотворца с приделом святителя Алексея митрополита Московского, а также церковь мученика Мины. В 1723 году на месте сгоревшей церкви мученика Мины была построена новая деревянная церковь с тем же именем.

После получения статуса уездного города было решено на государственные средства построить городской собор рядом с деревянным Никольским храмом. Однако строительство шло медленно, и в 1806 году пожар уничтожил Никольский храм. При новой планировке города для собора выделили другое место, а начатое строительство разобрали. Храм был завершен в 1814 году, причем колокольня, внутреннее убранство и утварь были созданы на частные пожертвования. Главный престол освятили в честь великомученицы Екатерины, а приделы, в честь святого Николая Чудотворца и мученика Мины.

В 1838 году новый пожар уничтожил большую часть Судогды. Собор пострадал снаружи и изнутри, но святые иконы, утварь и ризница были спасены. В течение 10 лет собор восстанавливался, и богослужения проводились в теплой его части. В холодном храме устроили три престола: главный в честь св. великомученицы Екатерины, а в приделах, в честь Покрова Пресвятой Богородицы и Казанской иконы Божией Матери. Однако теплая часть собора нуждалась в ремонте из-за тесноты и долгой эксплуатации. Увеличение размеров теплого храма проводили в два этапа в 1853 и 1871 годах.

С 1875 года началась реконструкция летней части собора. К 1878 году завершили кладку стен и установили пять глав, а в 1885-1886 годах укрепляли внутренние столбы. Ремонт завершили в 1891 году.

К началу XX века Екатерининский собор поражал своей величественной красотой. В его клире служили два протоиерея, три священника и два псаломщика. Приход включал город Судогда и деревни: Афонина, Берега Бережки, Хорышева, Загорья, Полхова, Башева, Карастелиха, Степачева, Костина, Рагозина, Демидова, Еолодина, Дорофеева, Лаврова, Ушакова, Быкова и Чубарова. В этих поселениях, включая город, по клировым ведомостям числилось 2678 мужчин и 2928 женщин.

К собору были приписаны городские храмы: кладбищенский, во имя Обновления храма Воскресения Христова, и храм при тюремном замке, во имя благоверного князя Александра Невского.

После революции священников собора репрессировали: некоторых отправили в лагеря, других замучили в тюрьмах НКВД. В 1930 году собор закрыли и превратили в зерносклад.

В 1959 году основную часть храма взорвали и разобрали, а оставшуюся теплую часть переделали под «Дом культуры».

В 1990 году была зарегистрирована церковная община в честь великомученицы Екатерины, но остатки храма передали ей только через четыре года. К этому времени бывший красивый храм превратился в бесформенную каменную коробку с отстающей штукатуркой и ветхой протекающей крышей. По благословению архиепископа Владимирского и Суздальского Евлогия в западной части собора временно установили алтарь.

Из-за аварийного состояния крыши и потолка осенью 1997 года решили сначала восстановить менее разрушенный храм Александра Невского и перевести туда богослужения. Менее чем за два года храм был восстановлен и готов к богослужениям. Его освящение состоялось 12 сентября 1999 года. С ноября 1999 года началась подготовка к капитальной реставрации Свято-Екатерининского собора с восстановлением утраченных архитектурных элементов. Первую главку с крестом над южным приделом установили и освятили 18 октября 2001 года.