Когда Екатерина просила назвать Его имя, думая, что речь идёт о каком-то земном правителе, старец дал ей икону Пресвятой Богородицы с Младенцем и велел молиться перед ней. Во время молитвы Екатерине явилась Дева Мария с Младенцем на руках. Младенец отвернулся и не хотел даже взглянуть на девушку, но сказал, что, если дева хочет увидеть своего Жениха, она должна принять наставления старца, давшего икону. Екатерина немедленно отправилась к подвижнику, и тот научил её христианской вере и крестил. После принятия крещения Екатерине снова явилась Богородица с Младенцем, Который надел ей на палец обручальный перстень. С тех пор Екатерина до мученической кончины проводила всё время в молитвах и благочестивых занятиях. Помимо монастыря на Синае частицы мощей Екатерины находятся в греческих храмах и монастырях: зуб хранится в монастыре Живоносного Источника на острове Андрос, частицы мощей – в афинских храмах во имя Екатерины на Плаке (XI–XII вв.) и во имя Николая Чудотворца в районе Като-Патисия, а также в монастырях Хиландар, великомученицы Анастасии Узорешительницы близ Фессалоники, Зербица близ Спарты, Апаносифи на острове Крит и св. Георгия в Малесине, ном Фтиотда. Чтимая икона великомученицы находится в церкви во имя Екатерины в Фессалонике (постройка датируется от 1280 г. до второй четверти XIV в.). В Армянской церкви память Екатерины празднуется 27 марта. Латинская литературная традиция, посвящённая Екатерине, гораздо шире и разнообразней греческой. Существует несколько латинских Мученичеств (1657–1666, 1673–1678 гг.), а также агиографические произведения других жанров: «Рождение великомученицы Екатерины», «Обращение великомученицы Екатерины», «Сказание об открытии мощей» и многочисленные «Чудеса великомученицы Екатерины», в основном, происходившие с паломниками в Синайском монастыре. По мнению исследователей, самым ранним свидетельством является изображение Екатерины с надписью имени святой в катакомбах Сан-Дженнаро в Неаполе, которое может быть датировано IX–X вв. В Риме свидетельства почитания Екатерины относят к IX – концу X вв. Большинство из них (фрески катакомб и церквей) исследователям трудно датировать: в церкви Сан-Лоренцо фуори ле Мура (XII в.), в катакомбах Кириаки (вместе с Богородицей и св. Кириакой, IX и XI вв.?), в церкви Сан-Себастьяно аль Палатино фреска является частью росписи храма (как полагают исследователи, конца X в.). Этот монастырь имел прочные связи с бенедиктинским монастырём Монте-Кассино (Южная Италия), который являлся одним из важнейших мест распространения почитания в Западной Европе. Аббат монастыря Монте-Кассино Иоанн (998–1010 гг.) провёл на Синае шесть лет (начало 990 гг.), откуда, по мнению исследователей, привёз текст Мученичества святой.