Die beeindruckende Kirche aus dem 13. Jahrhundert gehört zu den fünf Hamburger Hauptkirchen. Ihr Turmschaft ist nach dem Leuchtturm der zu Hamburg gehörenden Insel Neuwerk das zweitälteste aufrecht stehende Bauwerk der Hansestadt. Sie gilt als die Kirche der Seeleute.

Die Kirche wurde in ihrer Geschichte mehrmals um- und ausgebaut. Durch einen Fliegerangriff im Jahr 1943 wurde sie größtenteils zerstört, ihr Wiederaufbau erfolgte aufgrund der schlechten wirtschaftlichen Situation der Gemeinde nur ungenügend. Erst 1957 gelang es, den zerstörten Turm gemäß den Vorlagen aus dem 17.Jahrhunderts wieder herzustellen. 2007 wurde die Kirche St. Katharinen erneut saniert. Der sagenumwobene Turmhelm von 1657 trägt die Krone der heiligen Katharina, der die Kirche geweiht ist. Der Legende nach wurde die Kirchenkrone aus dem Goldschatz des Piraten Klaus Störtebeker hergestellt. In der Kirche finden regelmäßig kulturelle Veranstaltungen statt, häufig steht dabei die wertvolle Orgel im Zentrum, welche die Kirche nach der Reformation erhielt. Auf dem Instrument spielte der berühmte Komponist Johann Sebastian Bach im Jahr 1720 ein Konzert und bezeichnete es danach als „ein in allen Stucken vortreffliches Werk“.

Liebhaber der Kirchenmusik kommen bei dem Besuch eines Konzertes in der Kirche St. Katharinen voll und ganz auf ihre Kosten. Außerdem finden in der Kirche häufig A-Capella-Veranstaltungen, Uraufführungen neuer Musik sowie Konzerte des Kinder- und Jugendchors statt.