Catalina de Alejandría, hija del rey Costo, vivió a principios del siglo IV, siendo martirizada a causa de su fe cristiana. Famosa por su belleza, sabiduría, elocuencia y castidad, es frecuentemente representada en el momento de su unión mística con Cristo.

El centro de la composición es el anillo, que el Niño impone a Catalina, ricamente vestida y alhajada como corresponde a su linaje. La espada que lleva y la palma del ángel aluden al martirio. Detrás de las figuras principales, San Francisco y otro fraile son testigos del acontecimiento.

En el ángulo inferior izquierdo un capitel corintio y un fuste caído evocan la etimología latina de su nombre catherina (ruina), ya que destruyó aquello cuanto el diablo quiso edificar. A la vez estos restos son muestra del conocimiento arqueológico del pintor, quizás derivado de los contactos con el duque de Buckingham, gran aficionado al arte y las antigüedades.

La pintura fue propiedad del marqués de Leganés en el siglo XVII. En 1745 estaba en la colección de la reina Isabel de Farnesio.