21 апреля 1892 года, в день рождения императрицы Екатерины II, была произведена закладка церкви во имя святой Екатерины. Свято-Екатерининская церковь продолжила архитектурные традиции XVII века. В основе её плана — греческий крест, стены на высоком цоколе по углам разделены колоннами. Обрамленный портиком вход расположен на западной стороне, над входом — изящная звонница. Верх здания опоясан системой кокошников, а купол составлен из пяти небольших куполов.

Входом в неё служит портик с небольшой звонницей, украшенной невысокими, расширенными посередине, колоннами. Над церковью возвышаются пять небольших куполов, окрашенных в синий цвет и усыпанных звёздами. Кокошники разных размеров украшены резным узором.
В 1937 году церковь была закрыта и превращена в склад. Спустя 4 года вновь открыта немецкими оккупационными властями. С тех пор является одной из немногих действующих церквей в Крыму. Одним из священников послевоенной поры был отец Макарий. Его имя встречается в воспоминаниях Анастасии Цветаевой.

В 2002 году был начат капитальный ремонт церкви, который плавно перешел в строительство других объектов. Был построен целый комплекс, включающий в себя помещения для воскресной школы, методического кабинета, библиотеки и гостиницы. Среди недавно возведенных построек есть и новый храм с крестильней полного погружения, который ещё ожидает своего освящения.

Рядом с церковью находятся Феодосийский автовокзал и железнодорожная станция Айвазовская.