С 1629 г. деловая акты, метрики, поземельные планы начинают называть Долбунов как Здолбунов. Но все эти документы не указывают был ли в Здолбунове в те времена храм.
В начале 70-х годов XIX в. в Здолбунове учреждается железнодорожная узловая станция. Через некоторое время работники станции и жители Здолбунова поднимают вопрос о строительстве церкви. 18 апреля на видном месте на станции была установлена кружка со св. иконой для сбора пожертвований на строительство церкви. Управление дороги выделило 7500 рублей. Пожертвований было собрано 14500 рублей. Так что 28 августа 1894 был проведен закладку храма в честь святой великомученицы Екатерины. Через неполных два года был построен деревянный храм. Он был освящен 28 апреля 1896 архиепископом Модестом при большом количестве богомольцев.
К сожалению храм просуществовал 14 лет.
По неизвестным причинам он сгорел 17 марта 1910 г.
Сразу после пожара начинается строительство уже нынешней церкви, которое длилось 4 года. В 1914 г. храм был освящен также в честь святой великомученицы Екатерины. День освящения неизвестен. Сначала новая церковь имела несколько иной вид. Она была семикупольной. Вокруг центрального купола было еще 4 купола, которые в 40-е годы XX в. за отсутствия средств на ремонт были разобраны.
До 50-х годов XX века в подвальной части храма находилась церковь во имя святого великомученика Георгия Победоносца, так называемая теплая церковь, которая в атеистические времена была ликвидирована.

В течение многих лет храм, находясь рядом с железной дорогой и вокзалом, сильно испачкался сажей от паровозов. Это послужило причиной того, что в 1980-1981 гг впервые весь храм снаружи был окрашен. В 1983-1984 гг. Старая ограда заменена современной с кирпичными столбцами. В 1986 году весь храм был перекрыт новой жестью и установлены новые водосточные трубы и желоба. В 1990 году проведено внутреннюю реставрацию храма с написанием на стенах икон и перелицовка иконостаса из белого цвета в золотистый.
На внешнем виде храма сказалось военное лихолетье. Две авиабомбы, которые направлялись на вокзал, упали возле церкви и повредили колокольню, которую пришлось ремонтировать.
В конце 90-х годов священнослужителями Катериновского храма начаты занятия для детей в воскресной школе.

В сем уезде я провел незабываемое лето 81 года. Моя двоюродная бабуля пекла изысканные пироги в русской печи и рулеты со маком. Через село проходил только один автобус в сутки и мен едва не раздавили в его салоне толстые хохлушки. Зато они потом жутко извинлись.