Екатерина родилась в Александрии, в знатной и богатой семье. Город тогда был интеллектуальной столицей мира, и девушка получила образование, доступное единицам: философия, риторика, медицина, поэзия, математика, языки. К восемнадцати годам её считали одной из образованнейших людей Александрии — и первой красавицей.

Женихов она отвергала всех подряд и объявила, что выйдет только за того, кто превзойдёт её сразу в четырёх вещах: в знатности, богатстве, красоте и уме. Такого не нашлось. По житию, перемена в её жизни началась с разговора со старцем-пустынником, сказавшим ей, что знает Юношу, Который превосходит её во всём.

Дальше в житии речь идёт как раз об иконе. Старец дал девушке образ Богородицы с Младенцем и велел затвориться дома и просить Пречистую показать ей Своего Сына. В первом видении Младенец отвращал от Екатерины лицо, и Матерь Божия услышала в ответ, что смотреть на неё Он не станет, пока она не оставит прежней веры. Тогда Екатерина вернулась к старцу, приняла от него наставление в вере и крещение, — и во втором видении Господь принял её и обручил Себе.

Когда в Александрию прибыл император — житие называет Максимина — и устроил пышные жертвоприношения, Екатерина явилась к нему и прямо сказала, что поклоняться идолам нелепо. Спорить с девушкой сам он не стал, а собрал полсотни лучших риторов и философов империи. Диспут кончился неожиданно: философы признали её правоту и отказались продолжать. Их казнили. Императрицу Августу и военачальника Порфирия, пришедших к Екатерине в темницу, её слова тоже обратили ко Христу, и они погибли следом.

Её приговорили к колесованию — для казни соорудили машину из четырёх колёс с шипами. Житие говорит, что машина разрушилась, не коснувшись мученицы. Тогда Екатерину обезглавили.

По преданию, ангелы перенесли её тело на вершину Синайской горы. В VI веке там построили монастырь, носящий её имя, — древнейшую непрерывно действующую обитель в мире. Она стоит у подножия горы Моисея, никогда не разорялась и хранит редкое собрание икон и рукописей; мощи великомученицы находятся там до сих пор.

Колесо стало её символом — по нему образ и узнают: великомучениц принято писать в богатых одеждах, с крестом в руке, а рядом с Екатериной обычно помещают колесо. В Европе от этого образа пошло и название фейерверка, и обозначение круглого окна-розы в готических соборах. Память великомученицы Екатерины совершается 7 декабря.