Η οικογένειά της ήθελε να την παντρέψει, όμως ο πόθος της Αγίας ήταν ο ενάρετος και άσπιλος βίος, η αγνότητα και η παρθενία κατά Θεό. Χαρακτηριστικός ο απότομος της τρόπος προς όσους την πλησίαζαν με προθέσεις ερωτικού είδους. Κατόπιν πολλών πιέσεων της οικογένειας, η Αγία τους είπε ότι θα παντρευτεί κάποιο, ο οποίος ήταν ανώτερος της από όλα της τα χαρίσματα. Έτσι, η μητέρα της της συνέστησε να επισκεφθεί ένα ασκητή, ο οποίος ασκήτευε λίγο έξω από την Αλεξάνδρεια, για να ζητήσει τη συμβουλή του. Ο ασκητής της είπε, πως γνώριζε κάποιο Νυμφίο, ο οποίος ήταν πολύ πιο σοφός, πολύ πιο πλούσιος, πολύ πιο όμορφος και πολύ πιο δοξασμένος απ’ αυτή! Εκείνη ενθουσιάστηκε και ήθελε να τον γνωρίσει. Της έδωσε τότε μία εικόνα της Παναγίας, που κρατούσε το Χριστό στην αγκαλιά της, και τη συμβούλεψε να κλειστεί στο δωμάτιό της, να προσευχηθεί όλο το βράδυ και να παρακαλέσει την Παναγία να της δείξει τον Υιό Της!
Η Αγία Αικατερίνη έκανε ό,τι της είπε ο ασκητής και το βράδυ κουρασμένη όπως ήταν από την προσευχή και την αγωνία, την πήρε ο ύπνος. Και τότε είδε το εξής όραμα. Είδε την Παναγία να κρατάει σαν βρέφος το Χριστό, ο οποίος ακτινοβολούσε περισσότερο από τον ήλιο. Σε προτροπή της Παναγίας να κοιτάξει ο Χριστός την Αγία, ὁ Χριστός αρνήθηκε, έστρεψε αλλού το πρόσωπό του και είπε πώς δεν μπορούσε να την δει γιατί ήταν όλο σκοτάδι και ασχήμια, λόγω της καταστάσεως στην οποία βρισκόταν, δηλαδή δεν ήταν βαπτισμένη. Αν ήθελε να Τον δει έπρεπε να συμβουλευτεί τον ασκητή. Τότε ξύπνησε ταραγμένη και ξεκίνησε να πάει να συναντήσει τον ασκητή. Όταν έφτασε, έπεσε με δάκρυα στα πόδια και του διηγήθηκε όλο το όραμα. Ο ασκητής δεν έχασε την ευκαιρία και της μίλησε για τη χριστιανική πίστη, το Χριστό, την αγάπη και τη θυσία Του, για τους ανθρώπους καθώς και για την ευτυχία την οποία βρίσκουν οι ψυχές κοντά Του! Η Αγία τα άκουσε όλα αυτά με πολλή προσοχή. Αγάπησε το Χριστό και βαπτίστηκε. Μετά το βάπτισμά της και την ένταξή της στους κόλπους της Εκκλησίας, είδε στο όνειρό της την Παναγία μετά του Υιού της. Η Θεοτόκος της πέρασε στο χέρι ένα δακτυλίδι στο δάκτυλο και κατάλαβε ότι δεν πρόκειται για όνειρο.
Όταν ήλθε το πλήρωμα του χρόνου να δηλώσει υποταγή η Αγία στον αυτοκράτορα, εκείνη παρόλο που δήλωσε υπήκοός του, αρνήθηκε τη θυσία στα είδωλα. Η Αγία του ανέφερε τα πιστεύω και τις αντιλήψεις τις και υπέδειξε στον αυτοκράτορα Μαξιμίνο να καλέσει ενώπιόν της τους σοφούς της αυτοκρατορίας, ώστε να διαλεχθούν. Σαγηνευμένος ο αυτοκράτορας από την ομορφιά της, καλεί τους φιλοσόφους οι οποίοι έρχονται ενώπιον της Αγίας και αρχίζουν να συζητούν προκειμένου να τις αποδείξουν το αβάσιμο και στρεβλό των δοξασιών της. Με τη βοήθεια του Θεού, η Αγία με την κομψότητα του λόγου της και των τεκμηριωμένων επιχειρημάτων της«εφήμωσε λαμπρώς τους κομψούς των ασεβών, του πνεύματος την μαχαίραν », δηλαδή νίκησε τους φιλοσόφους, όπως της φανέρωσε ο Αρχάγγελος Μιχαήλ πριν τη συνδιάλεξή με αυτούς, με αποτέλεσμα να ζητήσουν να βαπτισθούν εις το όνομα της Παναγίας Τριάδος.
Το τέλος των Αγίων ήταν να καταδικαστούν από τον Μαξιμίνο και να καούν ζωντανοί. Η Αγία καταδικάστηκε σε μαρτύρια μέχρι θανάτου της. Αρχικά φυλακίστηκε υπομένοντας τις πιέσεις και τις κακουχίες με θάρρος και υπομονή που αντλούσε από τη σταθερή της πίστη. Όταν η Αυγούστα Φαυστίνα, έμαθε το λόγο καταδίκης της Αγίας, ζήτησε να την επισκεφθεί. Έτσι, συνοδευόμενη από 200 στρατιώτες υπό τον φρούραρχο Πορφυρίωνα ή Πορφύριο όπως αποκαλείται στο μηνολόγιο της Εκκλησίας , την επισκέφθηκαν με αποτέλεσμα να κατηχηθούν στο Χριστιανισμό. Ακολούθως, ο αυτοκράτορας διέταξε τον αποκεφαλισμό της Φαυστίνας μετά της συνοδείας της και την τελική πλέον εκτέλεση της Αγίας. Μέσον θανάτωσης ήταν ο «Τροχός βασανιστηρίων» που έμοιαζε με τροχό η περιφέρεια του οποίου έφερε καρφιά που ετίθετο σε κίνηση με σχοινιά και τροχαλίες πλησιάζοντας αργά το ιστάμενα δεμένο σώμα του καταδίκου με συνέπεια τις αρχικές εκδορές μέχρι διαμελισμού. Σύμφωνα με το βίο της Αγίας, όταν τα καρφιά του τροχού πλησίασαν το σώμα της Αγίας , ένα ένα ή έσπαζαν ή αφαιρούνταν από μόνα τους. Υπάρχει μια άλλη εκδοχή που αναφέρει ότι ο εν λόγω τροχός πριν πλησιάσει το σώμα της Αγίας, διαλύθηκε. Τέλος, ο Μαξιμίνος διέταξε τον αποκεφαλισμό της Αγίας. Όταν αποκεφαλιζόταν, οι παριστάμενοι αντιλήφθηκαν να ρέει γάλα αντί αίμα.
Κατά τους βιογράφους της και την ιερά παράδοση, το πάναγνο σώμα της Αγίας μεταφέρθηκε επί «πτερύγων αγγέλων» στο όρος Σινά της ομώνυμης χερσονήσου, όπου επί αιώνες έμεινε άταφο, μέχρι τον 6ο αιώνα μ.Χ., οπότε οι ερημίτες μοναχοί της περιοχής ειδοποιήθηκαν μέσω οράματος και κατέβασαν από το όρος το σώμα της Αγίας, το οποίο και εναπέθεσαν σε μαρμάρινη θήκη.Τα Ιερά Λείψανα της Αγίας βρίσκονται στην Ιερά Μονή του Σινά.
Είναι αξιοσημείωτο ότι την Αγία Αικατερίνη έχουν τιμήσει με ασματικές ακολουθίες υμνογράφοι, όπως ο Θεοφάνης ο Γραπτός (9ος αιώνας), και με παρακλητικό κανόνα ο μακαριστός λόγιος μοναχός Γεράσιμος Μικραγιαννανίτης (20ός αιώνας). Ακόμα, τη μεγαλομάρτυρα έχουν τιμήσει με λαμπρούς εγκωμιαστικούς λόγους, αριστουργήματα ρητορικής τέχνης, πολλοί εκκλησιαστικοί ρήτορες, όπως ο αρχιεπίσκοπος Σινά και ΡαϊθώΚύριλλος, λόγιος κληρικός του 18ου αιώνα, με δύο εγκωμιαστικούς λόγους στην «πολιούχον Σινά», που εκδόθηκαν στη Βενετία το 1776, και ο ιεροδιδάσκαλος του 18ου αιώνα Μακάριος Καλογεράς, από την Πάτμο.
Ἀπολυτίκιον
Ἦχος πλ. α’. Τὸν συνάναρχον Λόγον.
Τὴν πανεύφημον νύμφην Χριστοῦ ὑμνήσωμεν, Αἰκατερίναν τὴν θείαν καὶ πολιοῦχον Σινᾶ, τὴν βοήθειαν ἡμῶν καὶ ἀντίληψιν· ὅτι ἐφίμωσε λαμπρῶς, τοὺς κομψοὺς τῶν ἀσεβῶν, τοῦ Πνεύματος τῇ δυνάμει, καὶ νῦν ὡς Μάρτυς στεφθεῖσα, αἰτεῖται πᾶσι τὸ μέγα ἔλεος.