К 17 годам девушка получила блестящее эллинское образование и отличалась редкой красотой и умом. Юноши из самых именитых семейств империи искали ее руки, но ни один из них не стал ее избранником. Она объявила родителям, что согласится выйти замуж только за того, кто превзойдет ее в знатности, богатстве, красоте и мудрости.
Мать святой Екатерины была тайной христианкой. Она повела девушку за советом к своему духовному отцу, святому старцу, который творил молитвенный подвиг в уединенной пещере недалеко от города. Старец выслушал святую Екатерину и сказал, что он знает Юношу, Который превосходит ее во всем, ибо «красота Его светлее солнечного сияния, мудрость Его управляет всем созданием, богатство Его разливается по всему миру, но это не уменьшает Его, а умножает, высота рода Его — неизреченна». Образ Жениха Небесного родил в душе святой девы горячее желание увидеть Его. Святой Екатерине открылась Истина, к которой рвалась ее душа. На прощание старец вручил святой Екатерине икону Божией Матери с Богомладенцем Иисусом на руках. Старец велел с верой молиться Царице Небесной, Матери Небесного Жениха, о даровании видения Ее Сына.
Святая Екатерина молилась всю ночь и удостоилась видеть Матерь Божию, Которая просила Своего Сына посмотреть на коленопреклоненную перед Ними Екатерину. Но Младенец отвратил Свой лик от Екатерины, сказав, что не сможет смотреть на нее, ибо она безобразна, худородна, нища и безумна, как и всякий человек, не омытый водами святого Крещения и незапечатленный печатью Духа Святого.
В глубокой печали девушка вновь пошла к старцу. Он с любовью научил ее тайнам веры Христовой, заповедал хранить целомудрие, непрестанно молиться, и совершил над ней таинство святого Крещения. И вновь святой Екатерине было видение Пресвятой Богородицы с Младенцем. Теперь Господь ласково смотрел на нее и дал ей перстень, обручив ее Себе. Когда видение кончилось, и святая пробудилась от сна, на руке ее светилось кольцо — дар Небесного Жениха.
В то время в Александрию на пышное языческое празднество прибыл сам император Максимин (305-313). Крики жертвенных животных, дым и смрад непрестанно пылавших жертвенников, гомон толпы на ристалищах наполняли Александрию. Приносились и человеческие жертвы — на смерть в огне обрекали исповедников Христа, не отступивших от Него под пытками. Святая Екатерина пошла к главному жрецу — императору Максимину, исповедала веру во Единого Истинного Бога и мудро обличила заблуждения язычников. Красота девушки пленила правителя. Чтобы показать ей торжество языческой мудрости, император созвал 50 ученейших мужей империи. Но святая взяла верх над мудрецами. Они уверовали во Христа и были сожжены.
Максимин попытался соблазнить святую Екатерину богатством и славой. Получив гневный отказ, император подверг святую жестоким мучениям, а затем бросил в темницу. Императрица Августа в сопровождении воеводы Порфирия с отрядом воинов пришла в темницу. Святая мученица раскрыла пришедшим христианское учение, и они уверовали.
На следующий день мученицу вновь привели на судилище. Под угрозой колесования ей предложили принести жертву богам. Святая исповедала Христа и сама пошла к колесам. Но Ангел сокрушил орудия казни. Увидев это чудо, императрица Августа и царедворец Порфирий с 200 воинами перед всеми исповедали веру во Христа и были обезглавлены. Максимин вновь предложил святой мученице супружество, но получил отказ. Святая Екатерина твердо исповедала верность своему Небесному Жениху — Христу — и с молитвой к Нему сама положила голову на плаху под меч палача.
Мощи святой Екатерины были перенесены Ангелами на Синайскую гору. В 6 веке по откровению были обретены честная глава и левая рука святой мученицы и с почестями перенесены в новосозданный храм Синайского монастыря.