El templo actual de Santa Catarina fue originalmente una capilla abierta (Victoria 1979, Volumen XIII: 50-53), (Dubernard 1992: 57), (Dubernard 1995: 50), (Coyoacán: 6); con un pequeño lugar cubierto y un amplio espacio abierto (de Becerril 1994: 88-89), edificada en el siglo XVI (Templo de Santa Catarina), (Instituto Nacional de Antropología e Historia 1939: 10), (Rojas 1968: 40), (Gallegos s/f: 26).

La capilla de Santa Catarina dependía de la cabecera que era el convento de San Juan Bautista, Coyoacán, cuyos frailes hacían visitas periódicas para oficiar el culto religioso. Al aumentar la población hacia el siglo XVII, y aprovechando la estructura original, la capilla abierta se transformó en la que ahora existe; en 1650 se le agregó una torre (Victoria 1979, Volumen XIII: 50-53), (Dubernard 1992: 55, 57). La superficie total del terreno es de 560 m2, de los cuales la planta baja ocupa 522.5 m2 (Templo de Santa Catarina).

José Lorenzo Cossío (1946: 44) la describe como: "una de las hermanas menores de esa maravillosa familia de sillares y de campanas, cuerpos de piedra y escalas para el cielo". En los años de 1963 y 1972 se hicieron diversos trabajos de restauración y reparación de la fachada y de la torre. En 1985, a causa de los terremotos, el templo de Santa Catarina sufrió la pérdida de la linternilla de la torre que fue reintegrada poco después (Templo de Santa Catarina), (Dubernard 1992: 57).

La fachada de Santa Catarina muestra, a finales del siglo XX, vestigios de los arcos de la capilla abierta del siglo XVI (INAH 1939: 10), (Dubernard 1995: 51). En el interior presenta restos de pintura mural que posiblemente datan del siglo XVII (Dubernard 1992: 57).

El 30 de abril se celebra en esta plaza la festividad de Santa Catarina (Villarruel 1995: 28), en ella hay fuegos pirotécnicos y juegos mecánicos, se instalan puestos de antojitos mexicanos y se presenta una banda de música (Gallegos s/f: 26); aunque también se sabe que para la época decembrina, en el pórtico, se representa una pastorela en la época decembrina (Dubernard 1992: 136)

Durante la semana santa se llevan a cabo grandes festividades en la capilla de Santa Catarina, el jueves santo se realiza una misa de institución, lavatorio y procesión al monumento; el viernes se hacen la vía dolorosa por la plaza, las palabras del señor de la cruz, una acción litúrgica, el adoratorio en la cruz y el pésame a la Virgen; el sábado santo los feligreses se reúnen en la mañana para seguir el vía crucis y en la noche atienden la vigilia pascual, las lecturas, la bendición del agua y el fuego nuevo, esta última conlleva probablemente, reminiscencia de prácticas prehispánicas. El domingo de resurrección se llevan a cabo las misas de costumbre, excepto la de las 8.30 a. m (Barbosa 1996).

Con motivo del sismo ocurrido el 19 de septiembre de 2017, se realizó una visita física observándose los siguientes daños:

"En la fachada principal se observan desprendimientos de aplanados y acabados. La torre del campanario presenta fisuras en la base de las pilastras del segundo cuerpo, fracturas en tres de los cuatro arcos, lo más preocupante es el arco norte ya que la fractura se presenta en la clave de este. En el cupulín existía linternilla una orbe y una cruz, las cuales colapsaron. Se observaron una fisura en vertical y derrumbes en la parte de la escalera que va al campanario. En los muros se observaron fisuras, algunas ya se mostraban con anterioridad, sin embargo con el movimiento sísmico se presentan resaltadas."

"Se recomienda el acordonamiento de la torre, posterior, apuntalamiento consolidación de la misma, reconstrucción y reintegración del remate de dicha torre. Consolidación de los muros en general. Revisión de daños con más detenimiento de la cubierta por caída de remate de torre."

En 1932 el inmueble templo de Santa Catarina fue declarado Monumento Histórico por el Depto. de Monumentos Artísticos, Arqueológicos e Históricos de la SEP, dicha declaratoria incluye el exterior y el interior del templo (Bassols 1932: s/f).

El 8 de julio de 1959, la Secretaría de Educación Pública emitió un documento en el que se declara “Monumento Histórico”, todos los edificios religiosos de propiedad Nacional construidos entre los siglos XVI y XIX (Torres 1959: f. 6).

Este inmueble es Monumento Histórico de acuerdo a los artículos 35 y 36 fracción I de la Ley Federal sobre Monumentos y Zonas Arqueológicos, Artísticos e Históricos publicada en el Diario Oficial de la Federación, el 6 de mayo de 1972, que establece: “por determinación de esta Ley son monumentos históricos: Los inmuebles construidos en los siglos XVI al XIX, destinados a templos y sus anexos; arzobispados, obispados y casas curales; seminarios, conventos o cualesquiera otros dedicados a la administración, divulgación, enseñanza o práctica de un culto religioso; así como a la educación y a la enseñanza, a fines asistenciales o benéficos; al servicio y ornato públicos y al uso de las autoridades civiles y militares y las obras civiles relevantes de carácter privado realizadas de los siglos XVI al XIX inclusive” (Ley Federal sobre Monumentos y Zonas Arqueológicos, Artísticos e Históricos 1972: 9).

El inmueble se ubica dentro del perímetro único de la Zona de Monumentos Históricos de Coyoacán (Decreto por el que se declara una zona de monumentos históricos en la Delegación Coyoacán 1990: 14-15).