Памятники прикладного искусства в собрании монастыря великомученицы Екатерины отражают этапы истории его развития и представлены деятельностью различных мастерских и художественных центров. К византийскому периоду относится незначительное количество предметов. Их малочисленность явилась следствием сложной истории обители, когда от нападений страдала, прежде всего, драгоценная утварь. Сохранился бронзовый крест, как полагают исследователи, венчавший темплон юстиниановской базилики. На лицевой стороне текст (Исх. 19, 16–18) и вкладная надпись, в которой говорится, что крест вложен «во спасение души Феодоры и на помин душ Прокла и Дометия»; на расширяющихся концах горизонтальной перекладины и вверху располагаются миниатюрные изображения «Пророк Моисей получает скрижали завета» и «Пророк Моисей снимает сандалии перед Неопалимой Купиной». От средневизантийского периода сохранился бронзовый энколпион для частиц Креста Господня (X в.), украшенный сюжетами цикла земной жизни Христа, выполненными в технике черни. Иконографические особенности (фигура Христа в длинном одеянии на Кресте) указывают на его восточное происхождение. XI–XII вв. датируется бронзовый подсвечник с изображениями фигур св. воинов Георгия, Димитрия, Феодора и Прокопия. В ряду произведений западноевропейских мастеров древнейшим признаётся пластина с образом Христа во славе, выполненная в технике лиможской эмали около 1200 г. Стилистические признаки сближают её с произведениями из Центральной Италии. В 1411 г. французским королём Карлом VI в монастырь был вложен украшенный смальтой потир. Смешение традиций византийской культуры с западными элементами в иконографии и технологии отличает некоторые произведения, по мнению исследователей, кипрского происхождения, например, процессионный крест работы Алексия Сиропула (вторая половина XV в.), украшенный смальтой, и позолоченный потир XVI в. Богатые вклады молдо-валашских правителей, зачастую выполненные в стиле поздней готики, были сделаны в XVI в. К ним исследователи относят позолоченную дарохранительницу (1542–1545 гг.) в форме купольного храма с рельефными изображениями святых, кадильницу (1569 г.), вложенную Роксандрой, вдовой деспота Молдавии Александру Лэпушняну. На окладе 1568–1577 гг. для византийского Евангелия XI в. под композицией «Преображение» (на лицевой стороне) вычеканены фигуры деспота Валахии Александру II Мирчи и членов его семьи, которые были ктиторами парекклесиона Иоанна Предтечи.