Πρόκειται για ένα από τα ιστορικότερα εκκλησάκια της Αθήνας. Εκεί εκκλησιαζόταν ο στρατηγός Μακρυγιάννης, ενώ εφημέρευσε ο Μάρκος Τσακτάνης και διακόνησε ο κατόπιν Οικουμενικός Πατριάρχης Αθηναγόρας.
Ο ιερός ναός Αγίας Αικατερίνης στην Πλάκα, βρισκεται μεταξύ των οδών Χαιρεφώντος, Λυσικράτους, Γαλανού και Γκούρα, και έχει χτιστεί επάνω σε ερείπια αρχαίου Ιερού της Άρτεμης.
Στο ναό εκκλησιαζόταν μετεπαναστατικά ο στρατηγός Μακρυγιάννης, ο οποίος έμενε εκεί κοντά, στη γωνία των οδών Μακρυγιάννη και Διάκου. Είχε μάλιστα τοποθετήσει στην Άγια Αικατερίνη τρεις εικόνες που προόριζε για την ιδιόκτητη εκκλησία της Αγίας Τριάδας της Χρυσοσπηλιώτισσας, που σχεδίαζε να χτίσει στο περιβόλι του σπιτιού του.
Σημαντικό γεγονός είναι, επίσης, ότι στο ναό της Αγίας Αικατερίνης, εφημέρευσε ο Μάρκος Τσακτάνης, ο οποίος ίδρυσε το πρώτο Κατηχητικό Σχολείο στην Εκκλησία της Ελλάδος, και διακόνησε ο κατόπιν Οικουμενικός Πατριάρχης Αθηναγόρας.
Ανήκε, όπως και η γειτονική της εκκλησία της Μεταμόρφωσης (Σώτειρα του Κοτάκη), στον τύπο του απλού τετρακιόνιου εγγεγραμμένου σταυροειδούς βυζαντινού ρυθμού. Η ανέγερση του ναού χρονολογείται στο δεύτερο τέταρτο του 11ου αιώνα (1025-1050).
Το 1839, εξαιτίας των γεγονότων της Επανάστασης του 1821, επισκέυάστηκε για τις ανάγκες για τις ανάγκες του εκκλησιάσματος. Το 1927 επισκευάστηκε και ο τρούλος, ο όποιος όμως έγινε λίγο ψηλότερος.
Σήμερα η εκκλησία είναι τρισυπόστατη, με το δεξιό παρεκκλήσιο αφιερωμένο στον άγιο Αντώνιο και το αριστερό στην αγία Σοφία και τις τρεις θυγατέρες της.
Σύμφωνα με μαρτυρίες ο ναός παλαιότερα ήταν αφιερωμένος στους αγίους Θεοδώρους. Στις 19 Φεβρουαρίου 1767, όμως, ο τότε μητροπολίτης Αθηνών Βαρθολομαίος, με τη μεσολάβηση του Σιναΐτη πρωτοσυγκέλλου Ιωνά και με τη συγκατάθεση των προυχόντων, την χάρισε στο μοναστήρι της Άγιας Αικατερίνης του Όρους Σινά, ως Μετόχι, προκειμένου να μένουν σ’ αυτό όσοι Σιναΐτες πατέρες έρχονταν στην Αθήνα. Άλλωστε, η εκκλησία ήταν σχεδόν μισοερειπωμένη.
Ο Ιωνάς την επισκεύασε, και στα εγκαίνια που τέλεσε ο τότε μητροπολίτης Αθηνών, αφιερώθηκε στην προστάτιδα του Σινά, Αγία Αικατερίνη. Το 1889 ο αρχιεπίσκοπος Σιναίου Πορφύριος Α’ δέχτηκε σχετικό αίτημα των ενοριτών και πούλησε στη μητρόπολη Αθηνών το Μετόχι και το αντικατέστησε με άλλο.
Αξιόλογες είναι οι φορητές εικόνες που προσκυνούνται στον ναό: του Ιωάννου του Προδρόμου (έργο της Κρητικής Σχολής του 15ου αι.), της αγίας Αικατερίνης στο δεξιό μαρμάρινο προσκυνητάρι (λαϊκότροπο έργο του 17ου αι.), η ένθρονη Θεοτόκος στο αριστερό μαρμάρινο εικονοστάσι, και ο άγιος Σπυρίδων (έργο της Επτανησιακής Σχολής του 18ου αιώνα).
Αξίζει να σημειωθεί, ότι στην εκκλησία φυλάσσονται ιερά λείψανα που έφεραν πρόσφυγες από τη Μικρά Ασία.
