Completamente immersa negli ulivi e arroccata su di uno scoglio alle spalle di Trevi, l’ormai ex chiesa di Santa Caterina fu per anni e anni centro della vita religiosa dei trevani. Della chiesa rimane solo un grande affresco sulla parete di fondo, raffigurante una drammatica Crocifissione, con le figure a grandezza naturale delle Marie, San Francesco, San Giovanni Evangelista, e Santa Caterina d’Alessandria. L’affresco risale al Trecento ed è stato attribuito al “Primo maestro di Santa Chiara da Montefalco“. Dalla chiesa proviene la tela con il Martirio di Santa Caterina, attualmente conservato nel Santuario della Madonna delle Lagrime.
L’edificio fu probabilmente abbandonato per la scomoda posizione e per la vicina presenza del convento dei Cappuccini, dove ora è il Cimitero, che era più ampio e attivo. La devozione per Santa Caterina è da sempre viva nei trevani ed è collegata al fiore all’occhiello di Trevi: il 25 novembre infatti, festa della santa, dopo aver assistito alla messa, si iniziava la raccolta dell’ulivo. A fine Ottocento, l’edificio venne deturpato al fine di ricavare pietra per la costruzione dell’ospedale di Trevi. Da allora il suo stato non ha fatto che peggiorare fino al restauro del 2011, che ha permesso di rendere questo gioiello di nuovo visitabile, grazie al percorso realizzato dalla Comunità Montana.