La historia empieza con algo pequeño. Santa Catalina empezó probablemente como una modesta capilla dedicada a la santa, apoyada contra las primeras murallas de Bruselas, en la orilla izquierda del río Senne. Se menciona desde el año 1201 como dependencia de la parroquia de Molenbeek-Saint-Jean. Así que aquí hubo en su día un pequeño puesto avanzado, no una gran iglesia urbana. La capilla fue sustituida más tarde por una iglesia gótica, construida en los siglos XIV y XV. En el siglo XVII se añadió un coro, y la torre campanario barroca se levantó entre 1629 y 1664. Esa iglesia se alzaba junto a un concurrido frente de agua. Un famoso mapa panorámico de la ciudad, grabado por Hogenberg y publicado en 1576, muestra el Gran Beaterio junto con el canal de Willebroek y sus dársenas, que se habían construido apenas unos quince años antes. El agua no duró. La dársena de Sainte-Catherine fue la primera en rellenarse, a mediados del siglo XIX, y la iglesia se reconstruyó sobre el lugar de esa antigua dársena. La iglesia antigua fue reemplazada, y el mercado frente al nuevo edificio se convirtió en uno de los lugares más importantes del Bruselas del siglo XIX.