Sejarah dari biara yang terletak di kaki Gunung Sinai ini berawal pada abad ke 3 saat para pertapa-pertapa Kristen yang tertarik dengan lembah yang secara tradisi merupakan tempat dari Semak yang menyala tapi tidak Terbakar ( Keluaran 3:2 ). Mereka pindah kesini untuk mencari kesucian serta kebebasan dari pengejaran orang-orang Romawi. Hidup dalam kemiskinan dan tertutup ( kecuali pada hari-hari suci, mereka berkumpul bersama di Semak Terbakar ), para pertapa-pertapa ini sering menjadi korban keganasan cuaca serta serangan-serangan dari suku-suku nomaden. Pada tahun 313 Konstantin Agung menyatakan agama Kristen sebagai agama resmi, dan setelah itu sebuah biara didirikan disini oleh ibunda dari Konstantin, Ratu Helena. Struktur permanen pertama dibuat pada tahun 330, saat Ratu Helena mendirikan sebuah Gereja kecil dan menaranya di tempat Semak Terbakar. Biara Santa Katarina tumbuh dengan subur selama 1400 tahun dalam perlindungan para penguasa-penguasanya ( termasuk Nabi Muhammad dan Napoleon ). Karena tradisi keramah tamahan kepada orang Kristen dan Islam yang diperlihara oleh para biarawan-biarawannya, tempat tersebut tak pernah ditaklukkan.

Biara St. Katharina dipercaya sebagai contoh tertua di dunia yang tidak berubah dari arsitektur Bizantium. Populasi dari penghuninya, yaitu para biarawan semakin lama menjadi semakin sedikit. Para biarawan yang masih ada sekarang, berasal dari salah satu ordo yang ketat , tidak pernah makan daging dan minum anggur, dan bangun pagi setiap harinya pada pukul 4 ketika lonceng dari Gereja Transfigurasi berbunyi sebanyak 33 kali. 

St. Helena dan Yustinus mengabdikan struktur bangunan kepada Perawan Maria, sejak tradisi Kristen menyatakan bahwa peristiwa penampakkan Tuhan di Semak Tebakar berparalel dengan peristiwa Kabar Sukacita. Gereja utamanya dikenal dengan nama Gereja Tranfigurasi dengan terdapat mosaik-mosaik indah di dalamnya yang menggambarkan peristiwa-peristiwa hidup dari Yesus.

Biara ini memiliki banyak harta karun, termasuk sekitar 2000 icon-icon yang indah dari abad ke-5. Juga terdapat perpustakaan yang menyimpan lebih dari 8000 buku dan manuskrip. Karena sangat berharganya koleksi perpustakaan ini, sampai-sampai disebut sebagai perpustakaan Vatikan ke 2 dalam hal jumlah banyaknya buku serta nilainya dari buku-buku tersebut.