La Légende Dorée la fait naître vers 290. Son père serait selon certaines traditions Cestus, le gouverneur romain d’Alexandrie. Elle vit et étudie à Alexandrie, à l’époque le centre le plus renommé de la culture grecque. Son exceptionnelle intelligence lui permet d’étudier et d’assimiler les écrits des philosophes et des penseurs de son temps et de l’Antiquité.
D’une rare beauté, sa vanité lui fait déclarer qu’elle n’épouserait qu’un jeune homme supérieur à elle, par la beauté, la culture et le rang social. Sa mère, secrètement chrétienne, l’envoie consulter un saint ermite qui, l’ayant écoutée, lui donne une icône de la Vierge, l’assurant qu’elle verrait bientôt Celui destiné à devenir son époux. La nuit suivante, la Mère de Dieu lui apparut avec son Fils, mais Celui-ci se détourna de Catherine, disant qu’elle n’était ni belle, ni intelligente, ni de noble condition, car non régénérée par le baptême. Catherine se convertit alors au christianisme et reçut le baptême. Dans une nouvelle vision, le Christ lui apparut, la regarda avec tendresse et lui donna un anneau, symbole de leur mariage mystique.
En 313, lors d’un séjour à Alexandrie de l’Empereur d’Orient Maximin, des jeux du cirque furent donnés en son honneur durant lesquels des chrétiens devaient périr brûlés vifs. Catherine se présenta alors devant l’Empereur, se déclara chrétienne et lui démontra toutes les erreurs du paganisme.
Maximin, séduit par sa beauté, organisa une controverse opposant la Sainte aux cinquante meilleurs philosophes de l’Empire, durant laquelle ses arguments l’emportèrent sur les rhéteurs qui se convertirent immédiatement au christianisme. Furieux, l’Empereur les condamna à être brûlés vifs, et les philosophes reçurent ainsi « le baptême du sang ».
Maximin proposa à Catherine de venir vivre au palais à l’égal de son épouse, mais devant son refus, car elle était mariée au Christ, la fit déshabiller, flageller puis jeter en prison, privée de nourriture. L’Impératrice, l’Augusta, accompagnée de Porphyre, le commandant de la garde, allèrent la voir dans son cachot. Ils virent alors la cellule remplie de lumière avec des anges soignant les plaies de la Sainte ainsi qu’une colombe qui lui apportait sa nourriture. L’Impératrice, Porphyre et les 200 soldats de la Garde se convertirent immédiatement à la foi chrétienne.
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Au bout de douze jours de cachot, Maximin, voyant sa prisonnière toujours belle et en bonne santé, fit construire quatre roues garnies de pointes de fer destinées à déchirer et à broyer ses chairs. Au moment du supplice, Dieu détruisit les roues dont les débris tuèrent un grand nombre de païens. Comme à ce spectacle l’Augusta reprochait à son époux sa cruauté, se proclamant chrétienne ainsi que toute la Garde et son chef, celui-ci les fit tous décapiter, après avoir fait couper les seins de son épouse.
Maximin proposa alors à Catherine de devenir son épouse officielle, et essuyant un nouveau refus, ordonna qu’elle soit aussi décapitée. De son corps, que des anges emportèrent sur le Mont Sinaï, jaillit non du sang mais du lait.
Au VIIIe siècle les moines du couvent construit sur le Sinaï trouvèrent le corps intact d’une jeune fille qu’ils reconnurent comme étant celui de Sainte Catherine. Le couvent porte aujourd’hui son nom. Son culte se diffusa largement en Europe durant les Croisades.
Elle est fêtée le 25 novembre, le jour de sa mort. Elle est la patronne des philosophes et des étudiants mais aussi, à cause des roues de son supplice, des charrons et des rémouleurs.
« Madame Catherine » fut l’une des voix entendues par Jeanne d’Arc.