La mole di questo sacro edificio , che sorge sul Colle del Costone, non è indifferente, proprio perche' e' a strapiombo sul rione Fonte Branda. Fu ultimata nel 146 , dopo piu' di due secoli di lavoro per la sua realizzazione. Al suo interno, concepito in una sola navata con la pianta a croce, troviamo alcuni interessanti dipinti. Nella cappella delle Volte vi e' il “Ritratto di Santa Caterina”, realizzato da Andrea Vanni tra il 1375 e il 1398. Sulla parete opposta vediamo un importante dipinto eseguito nel 1672 da Mattia Preti raffigurante la “Canonizzazione di Santa Caterina”. All’inizio di questa chiesa troviamo anche la cappella dedicata alla Santa che fu edificata nel 1488, qui troviamo la “Testa imbalsamata della Santa” mentre gli affreschi con “SS. Luca e Girolamo” sono
del Sodoma e quelli con il “Beato Raimondo e Tommaso Nacci” sono di Francesco Vanni. Di grande forza espressiva, a destra sull’altare “L’estasi di Santa Caterina”, mentre a sinistra lo “Svenimento di Santa Caterina” ambedue del Sodoma. La basilica conserva inoltre opere di Benvenuto di Giovanni, Sano di Pietro, Matteo di Giovanni, Rutilio Manetti e Francesco Vanni.