Fondata nel 1575, con annesso convento femminile di Terziarie domenicane, subì una radicale ristrutturazione a partire dagli inizi del 1738. Venne demolita la chiesa delle suore di Santa Caterina per ricostruirne una nuova su disegno del nobile architetto lucchese Francesco Pini, allievo dello Juvarra, consacrata il 19 maggio 1748 e dedicata a Santa Caterina da Siena.
I disegni per la fastosa decorazione dell'interno sono forse di Silvestro Giannotti. A Giovanni Lazzoni e a Giovanni Antonio Cybei sono da riferire le due statue raffiguranti la Carità e la Purezza, mentre i dipinti parietali e la decorazione illusionistica della cupola sono di Bartolomeo de Santi. All'altar maggiore venne posta una grande tela ovale con L'estasi di Santa Caterina di Pompeo Batoni, ora conservata nel Museo di Palazzo Mansi.
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