Santa Caterina è raffigurata al centro, in piedi sopra un gradino con l’abito domenicano. Nella mano destra tiene un crocifisso, mentre l’altra è poggiata sul petto. Le mani recano le stimmate. In basso a sinistra un angioletto ha il piede sinistro poggiato su un teschio e tiene fra le mani un giglio, attributo tradizionale della Santa. L’angioletto sulla destra tiene fra le mani un libro. Il dipinto è citato nel catalogo della mostra bernardiniana come opera possibile di Francesco Vanni, unitamente alla “Madonna col Bambino appare a San Bernardino da Siena” conservato nella stessa sala. In realtà l’opera sembra accostabile alla produzione di Sebastiano Folli. L’aspetto arcaizzante della Santa è dovuto alla volontà di adesione al suo presunto ritratto dipinto da Andrea Vanni.