Kościół św. Katarzyny Aleksandryjskiej nie był wprawdzie pierwszą historycznie świątynią katolicką w stolicy imperium, jednakże jego położenie i historia, począwszy od momentu konsekracji w roku 1783, sprawiły, że stał się on kościołem-matką dla katolików w Rosji. Budynek, który można oglądać dzisiaj, jest oryginalną, wczesno-klasycystyczną budowlą wykonaną zgodnie z przebogatym projektem J.-B. Vallin de la Mothe. Jego powstaniu sprzyjał fakt, iż car Piotr I życzył sobie, by chrześcijanie wszystkich wyznań mieszkający w Sankt Petersburgu, posiadali swoje świątynie. W roku 1710 car uczestniczył w roli ojca chrzestnego w pierwszym obrzędzie sakramentu chrztu sprawowanym w parafii, która z czasem przyjęła za patronkę św. Katarzynę z Aleksandrii. Jako oficjalną datę założenia parafii można przyjąć rok 1716.
Budowa św. Katarzyny – obecnie najstarszej i największej świątyni katolickiej w Rosji – trwała równo 20 lat (1763-83). Kolejni carowie powierzali ją różnym zgromadzeniom: Katarzyna II — franciszkanom; Paweł I — jezuitom (1800-1815); Aleksander I zaś, po deportacji jezuitów oddał kościół dominikanom (1816-1892). Jednakże i później, gdy proboszczami św. Katarzyny zaczęto mianować księży diecezjalnych, przy kościele nadal istniała wspólnota dominikańska. Parafia składała się już wtedy z 8 grup narodowościowych; największe z nich, według kolejności, to:
Polacy, Rosjanie, Niemcy, Francuzi i Litwini. Posiadała ona stopniowo coraz więcej filii w samym mieście i w jego okolicach. Przy parafii powstawały różne instytucje charytatywne i edukacyjne, m.in. dwa gimnazja: męskie i żeńskie. Proboszczowie św. Katarzyny pełnili jednocześnie funkcję dziekanów tego regionu Rosji. W ostatnich latach przed Rewolucją 1917 roku proboszczami Parafii św. Katarzyny, która wtedy liczyła już ponad 30 tysięcy wiernych, byli księża diecezjalni. Ostatni z nich, prałat Konstanty Budkiewicz, sprawujący funkcję proboszcza od 1905 r., został rozstrzelany przez Sowietów w więzieniu na Łubiance w Moskwie w Noc Paschalną 1923 roku. Po nim opiekę nad ocalałymi katolikami Leningradu prowadziło w tymże kościele kolejno dwóch francuskich dominikanów (o. Michel K. Floran opuścił Leningrad w 1941 r.).
W roku 1938 kościół ostatecznie zamknięto. Budynek został ograbiony. Urządzono w nim początkowo Muzeum Etnograficzne, później zaś magazyny. W roku 1968 władze sowieckie zdecydowały, by pomieszczenia kościoła używać jako dodatkowej sali koncertowej Filharmonii Leningradzkiej; w takim też celu rozpoczęto prace restauracyjne. Wewnątrz budynku wzniesiono całą sieć drewnianych rusztowań. W roku 1984, kiedy restauracja kościoła dobiegała końca, doszło do tragicznego wydarzenia: trzech chłopców — jak głosi oficjalna wersja — rozpaliło ognisko pośród rusztowań i wywołało pożar. Do rana wnętrze kościoła uległo całkowitemu zniszczeniu, opadły tynki, popękały ściany.
Pożar z 1984 roku można jednak uznać za zrządzenie Bożej Opatrzności; jeśliby bowiem zgodnie z planem urządzono tam salę dla Filharmonii, budynek zapewne nigdy nie zostałby oddany do użytku Kościoła. Rok 1991 przyniósł ze sobą rozpad Związku Radzieckiego, a w roku następnym władze miasta przekazały świątynię Kościołowi Katolickiemu. J.E. abp Tadeusz Kondrusiewicz powierzył kościół i parafię, reerygowaną w 1991 r., Zakonowi Dominikańskiemu. Do odprawiania Mszy św. zaadaptowano byłą zakrystię kościoła. Kościół św. Katarzyny Aleksandryjskiej ponownie stał się «domem Boga, domem
modlitwy» — jak głosi znajdująca się nad portalem inskrypcja. Wymownym znakiem takiego zmartwychwstania może być gipsowo-drewniany krucyfiks, który znajduje się za ołtarzem w pomieszczeniu byłej zakrystii. Kiedy w roku 1938 zamykano kościół, krucyfiks ten wyrzucono z wnętrza świątyni na ulicę; szesnastoletnia dziewczyna ryzykując życiem zabrała go do domu, a następnie przekazała do
jedynego czynnego wówczas kościoła — Matki Bożej z Lourdes. W roku 1992 krucyfiks powrócił do Kościoła św. Katarzyny. Restauracja wnętrza świątyni rozpoczęła się od Kaplicy Zwiastowania, która, poświęcona w październiku 1998 roku, otrzymała tytuł Matki Bożej Fatimskiej i została przeznaczona na Fatimskie Sanktuarium dla Rosji. W Roku Jubileuszowym zaś, w Niedzielę Palmową (16.04.2000) nastąpiło otwarcie i poświecenie prezbiterium kościoła, w którym obecnie sprawowane są nabożeństwa w niedziele i ważniejsze święta. Warto jeszcze podkreślić, iż w podziemnej krypcie kościoła przez 140 lat (1798–1938)
spoczywały doczesne szczątki ostatniego króla Polski Stanisława Augusta Poniatowskiego, który ostatni rok swego życia spędził w Petersburgu. Do tejże samej krypty złożono (1858–1922) ocalałą część szczątków (przywiezioną z Francji) innego polskiego króla — Stanisława Leszczyńskiego. Po dziś dzień w podziemiach świątyni znajduje się grób francuskiego generała Jeana Victora Moreau (1763-1813), który początkowo służył w armii Napoleona, a potem przeszedł na stronę
rosyjską. W kościele św. Katarzyny modlił się św. Rafał Kalinowski w czasie swoich studiów na Akademii Inżynierii Wojskowej (1855–59); tutaj też w latach 1907–1911 prowadziła internat dla dziewcząt bł. Urszula Ledóchowska.
Dzień dzisiejszy
Od momentu swego ponownego otwarcia w 1992 roku parafia nieustannie się rozwija i obecnie liczy ok. 500 osób. Tradycyjnie też jest wielonarodowa: zdecydowaną większość stanowią ci, dla których językiem ojczystym jest rosyjski, ale niektóre nabożeństwa są odprawiane także w języku polskim, angielskim, francuskim hiszpańskim i koreańskim. W parafii od kilku lat działa katechumenat, szkoła niedzielna dla dzieci, grupy młodzieżowe, grupa dominikańskich tercjarzy, chór parafialny, jak również organizowane są letnie i zimowe obozy dla dzieci. Istnieją też przy parafii dwie instytucje służące całemu Płn.-Zach. Regionowi Rosji: Centrum Katechetyczne, prowadzące formację katechetów i przygotowujące materiały do katechizacji, oraz Centrum Rodzinne, które zajmuje się przygotowaniem kandydatów do małżeństwa i formacją par małżeńskich.