Σύμφωνα με τον Ρουφίνο, ύπαρχο της αυλής του αυτοκράτορα Θεοδόσιου, το πρώτο της όνομα ήταν Δωροθέα, ωστόσο μετά τη βαφτισή της, έλαβε το όνομα Αικατερίνα, αυτή δηλαδή που είναι πάντα καθαρή, αγνή (αιέν καθαρινά, δηλαδή «η πάντοτε αγνή»).
Κατά τη φυλάκισή της η αγία υπέμεινε τις πιέσεις και τις κακουχίες με θάρρος και υπομονή, την οποία αντλούσε, από τη δύναμη της βαθιάς της πίστης. Όταν έμαθε η σύζυγος του αυτοκράτορα, Φαυστίνα, τον λόγο για τον οποίο είχε φυλακιστεί και είχε καταδικαστεί σε θάνατο, όχι απλώς συγκινήθηκε από τη στάση της, αλλά ζήτησε να της δοθεί η άδεια να την επισκεφτεί στο κελί της. Το αίτημά της έγινε δεκτό και, έτσι, με συνοδεία 200 στρατιωτών, οι οποίοι είχαν ως επικεφαλής τον Φρούραρχο Πορφυρίωνα ή Πορφύριο, συναντήθηκε μαζί της. Όμως τόσο η Φαυστίνα όσο και οι στρατιώτες προσηλυτίστηκαν από την Αικατερίνη στη νέα θρησκεία.