Według legendy urodziła się w Aleksandrii w Egipcie i była córką króla Kustosa. Przez lata uchodziła za jedną z najpopularniejszych świętych Kościoła katolickiego, jednak niektórzy współcześni badacze podważają jej istnienie, uznając że prawdopodobnie za podstawę legendy o Katarzynie z Aleksandrii posłużył życiorys Hypatii z Aleksandrii.

 Według tradycji była bogatą i wykształconą chrześcijanką z Aleksandrii, która przyjęła śluby czystości. Poniosła śmierć męczeńską w wieku 18 lat. Otwarcie krytykowała prześladowania chrześcijan i postępowania cesarza Maksencjusza lub Maksymina, żonę którego nawróciła na chrześcijaństwo. Wyrok śmierci zapadł po dyspucie religijnej, w której Katarzyna okazała się bieglejsza od pięćdziesięciu mędrców niechrześcijańskich, część z nich nawracając. Niezadowolony z takiego obrotu sprawy cesarz skazał Katarzynę na śmierć po torturach; odstąpiono od łamania kołem po zniszczeniu narzędzia tortur przez anioła i wyrok wykonano przez ścięcie. Wśród najstarszych autorów, wspominających Katarzynę, byli święty Rufin i Euzebiusz z Cezarei Palestyńskiej.