Santa Caterina è raffigurata al centro della scena genuflessa con le braccia protese in avanti. Indossa una veste bianca e verde con sopra un mantello rosa. Accanto vi è un frammento della ruota spezzata. In primo piano, di spalle, un soldato assiste al martirio. Dalla parte opposta, il carnefice sta per colpire la Santa con la spada, tenuta con ambedue le mani; più indietro vi sono tre soldati in armatura, due a destra e uno a sinistra. In alto un angioletto sta recando la corona e la palma del martirio alla Santa. Sul fondo un’architettura c on alcuni personaggi che assistono alla scena. Dipinto attribuito nell’elenco del Chigi, che lo vide nella chiesa di S. Maria Maddalena, a Silvestro Lucchi, pittore morto “giovine impiccato” e scolaro di Pietro Sorri, secondo la biografia del Romagnoli, che cita alcune notizie documentarie datate 1607. E’ riferibile all’inizio del XVII secolo, con ricordi ancora cinquecenteschi, soprattutto nel soldato a sinistra e nell’impostazione compositiva di gusto tardo manierista. Provvisto di cornice coeva.