Pierwsze zapiski dotyczące terenów na których obecnie znajduje się Ursynów sięgają drugiej połowy XII wieku. Mówią one o ośrodku misyjnym, który został utworzony przez benedyktynów. Mieścił się on na krawędzi skarpy. Nieopodal przebiegało się stare koryto Wisły. 

Podobno to nie przypadek, że ośrodek misyjny znajdował się właśnie w tym miejscu, gdyż jak donoszą źródła, był tu kiedyś chram pogański. Misjonarze mieli za zadanie szerzyć wśród ludności chrześcijanizm. W 1238 roku biskup poznański nakazał utworzyć w miejscu ośrodka, parafię, której nadano imię Świętej Katarzyny.

Wybudowano wówczas pierwszy - drewniany - kościół. Jego murowana konstrukcja, która stoi na górce przy ulicy Fosa jest najstarszym warszawskim kościołem. Murowany kościół najprawdopodobniej stanął w XV lub XVI wieku. 

Kościół był wielokrotnie modernizowany. W 1742 roku kazał go przebudować August Czartoryski. Następną modernizację przeszedł w połowie XIX wieku. Tym razem była to sprawka Augusta Potockiego, który posiadał w pobliżu majątek ziemski. Na jego zlecenie architekt Francesco Maria Lanci po raz kolejny zmodernizował budynek kościoła. To właśnie jego dzieło możemy do tej pory podziwiać, patrząc na kościelne mury.

Kościół św. Katarzyny jest położony niedaleko miejsca, gdzie Stanisław Potocki wybudował swoją letnią rezydencję - Gucin-Gaj. Rezydencja była podobno połączona podziemnym korytarzem z samym kościołem. Podziemne groty istnieją do dziś, ale są one tylko domem dla nietoperzy. 

Kościół św. Katarzyny był świadkiem wielu ważnych historycznych wydarzeń. Tuż obok kościoła grzebano więźniów z czasów stalinowskich. Podobno istnieją zdjęcia lotnicze, które potwierdzają, że na cmentarzu zakopano wiele ciał męczenników stalinizmu. Na ich cześć obok kościoła postawiono pomnik Męczenników Terroru Komunistycznego. Co rok odbywaja się tu uroczystości ku czci Żołnierzy Wyklętych.

Najnowszą budowlą, która przynależy do kościoła św. Katarzyny, jest dzwonnica. Wybudowano ją pod koniec XIX wieku. Dzwon, który bije w dzwonnicy pochodzi z nieistniejącego już kościoła św. Jerzego, a jego powstanie datuje się na XVI wiek. 

Obecny teren kościoła nie jest zbyt wielki, natomiast na każdym kroku można tu spotkać tablice, które dokumentują jego historię. Warto jest przejść się tutaj choćby na spacer. Architektura kościoła, jego wnętrze, a także widoki na teren dawnej rezydencji Potockich są warte obejrzenia.