L’edificazione di Santa Caterina ha inizio nel 1519 quando il vescovo di Torino Claudio di Seyssel firma il decreto di fondazione e nel 1527 l'edificio risulta già terminato. La chiesa è sita sul luogo dove precedentemente vi era la cappella di Santa Caterina, mai portata a compimento. A seguito delle molte richieste della popolazione di avere una chiesa adeguata in città e onde evitare di utilizzare la Pieve nella frazione vicina, si decise di realizzare un nuovo luogo di culto “pro utilitate et comoditate totius populi”.
La chiesa a pianta longitudinale presenta tre navate, di cui quella longitudinale, di maggiore altezza, conserva l’impianto originario tardogotico. Tutte le campate sono coperte da volte a crociera, impostate sui pilastri a pianta ottagonale della navata centrale e sulle semicolonne circolari delle navate laterali.
L’edificio è ornato da una decorazione pittorica uniforme, caratterizzata da motivi geometrici a righe di campiture monocrome. Le volte delle navate laterali presentano un cielo stellato, giallo su fondo blu, mentre i costoloni sono caratterizzati da una decorazione floreale ripetitiva eseguita con mascherine, riquadrata con una fascia che riprende il motivo ed i colori delle pareti.
All’interno della Chiesa sono presenti, oltre al maggiore, otto altari distribuiti lungo le navate laterali tra cui spiccano; quello del Santissimo Rosario, realizzato in laterizio, con pavimento lastricato e rialzato di pietra di Barge, chiuso da un balaustra in marmo; quello di San Lorenzo, voluto e pagato dai conti di Scalenghe nel 1519 quando viene eretta la chiesa per ricordare la Cappella che vi era all'interno del castello, dedicata al Santo; quello dei Corpi Santi o delle Reliquie, in legno, con architettura a due colonne in mezzo alle quali vi è una nicchia contenente le reliquie poste in due piani, chiuse con una vetrata. La nuova chiesa rimarrà per sempre fortemente legata ai Piossasco come dimostrato dallo stemma dei nove merli riprodotto più volte all’interno: scolpito nel piede della pila per l’acqua battesimale, nell’architrave della Cappella di San Lorenzo – ora dedicata a San Luigi Gonzaga - e fino a qualche anno fa anche sopra le porte che, ai lati dell’altare maggiore, si aprono sul coro.