Elle subit le martyre, sur ordre du tyran.
Fouet, cachot, puis surtout machine à quatre roues armées de pointes et de lances acérées tournant deux par deux en sens inverse construite spécialement à son intention : seule une protection angélique lui permit de ne point souffrir, dit la légende.
Finalement décapitée - le 25 novembre 307 ? , c'est du lait qui coula de son corps. Elle fut portée part des anges sur le Mont Sinaï.

Le culte de la Sainte-Catherine ne s'est pourtant répandu qu'au Moyen Âge (12e siècle) sans doute après avoir entendue sa légende en Terre Sainte : fiancée mystique de Jésus Christ dans la tradition chrétienne, elle devint la patronne des jeunes filles vierges (les catherinettes) qui habillaient et coiffaient sa statue le 25 novembre. Le privilège de changer le bonnet de la sainte était réservé à la plus âgée des jeunes filles, qui déposait une coiffe de dentelle sur sa tête. D'où l'expression " coiffer sainte Catherine ". Plus tard, le bonnet devint un chapeau.

Par la suite,Sainte Catherine devint la patronne de tous les artisans qui utilisent des machines à roues - charrons, meuniers, tourneurs, cordiers, potiers, fileuses, rémouleurs, barbiers, plombiers, étainiers, drapiers, tailleurs, etc. - et aussi des prisonniers, des écoles, des notaires, des théologiens et des philosophes. (Voir la page " rituels ").