21 апреля 1892 года, в день рождения императрицы Екатерины II, была произведена закладка церкви во имя Святой Екатерины. Церковь очень нарядная, яркая, необычная, ее архитектурный облик отличается пышностью оформления. Возведен храм в русском стиле.
Свято-Екатерининская церковь продолжила архитектурные традиции ХVII века. В основе её плана — греческий крест, стены на высоком цоколе по углам разделены колоннами. Обрамленный портиком вход расположен на западной стороне, над входом — изящная звонница. Верх здания опоясан системой кокошников, а купол составлен из пяти небольших куполов.
Входом в неё служит портик с небольшой звонницей, украшенной невысокими, расширенными посередине, колоннами. Над церковью возвышаются пять небольших куполов, окрашенных в синий цвет и усыпанных звёздами. Кокошники разных размеров украшены резным узором.
В 1901-1920 гг. в церкви св. Екатерины служил священник Андрей Иудович Косовский, расстрелянный советскими властями. В 2000 году синодальной комиссией по канонизации новомучеников Российских причислен к лику святых. В молитвах и богослужениях он поминается как Андрей Феодосийский.
В 1937 году церковь была закрыта и превращена в склад. Спустя 4 года вновь открыта немецкими оккупационными властями. С тех пор является одной из немногих действующих церквей в Крыму. Одним из священников послевоенной поры был отец Макарий. Его имя встречается в воспоминаниях Анастасии Цветаевой.
В 2002 году был начат капитальный ремонт церкви, который плавно перешел в строительство других объектов. Был построен целый комплекс, включающий в себя помещения для воскресной школы, методического кабинета, библиотеки и гостиницы. Среди недавно возведенных построек есть и новый храм с крестильной полного погружения, который ещё ожидает своего освящения.
Рядом с церковью находятся Феодосийский автовокзал и железнодорожная станция Айвазовская.