Jeden z nejstarších raně gotických kostelů v Evropě

Dnešní podoba kostela vznikla přestavbou staršího kostela, patřícího k dvorci Bedřicha z Chomutova. Původní, menší presbytář s rovným závěrem byl ve druhé polovině 13. století řádem německých rytířů nahrazen větším vrcholně gotickým presbytářem. Jako řádová kaple sloužil kostel sv. Kateřiny až do roku 1411. Koncem 15. století se kostel sv. Kateřiny stal soukromou kaplí rodu Veitmilů, který původní řádovou komendu přestavěl na panské sídlo. Za držení Chomutova rodem Hasištejnských z Lobkovic ve druhé polovině 16. Století byla do podlahy presbytáře kostela vestavěna rodová hrobka a vybudovány dvě oratoře (oratoř pána a paní a oratoř slečen). Z této doby pocházejí také zbytky renesančních fresek. V roce 1605 získalo město svobodu a v průběhu 17. století se kostel sv. Kateřiny stal radniční kaplí pod správou jezuitského řádu. Tou byl až do roku 1773, kdy po zrušení řádu přešel do soukromých rukou a byl odsvěcen. Následně byla v kostele upravena patra a byl využíván jako skladový prostor. Budova postupně chátrala, ale již od 30. let 20. století bylo předloženo několik plánů na její opravu, z nichž se však žádný neuskutečnil. Koncem 60. let 20. století bylo dokonce uvažováno o demolici objektu. Nákladná rekonstrukce se uskutečnila až v letech 1995–2000 a od té doby slouží kostel jako výstavní a koncertní prostor Oblastního muzea v Chomutově.