Respecto a la fecha de fundación existen dudas al respecto, aunque la historiografía tradicional la ha situado en 1536, El 21 de febrero de 1536 el cardenal Alonso Manrique de Lara y Solís (Arzobispo de Sevilla, 1471-1538.) entrega, incorpora y agrega la insignia de la iglesia al convento. Anexando al documento la bula confirmatoria del Papa Pablo III (1468-1549). Se puede asegurar que en 1543 estaba habitado por descalzas y el historiador Pérez-Embid Wamba afirma que en 1486, unas beatas vivían junto a la ermita (junto con la cofradía del siglo XIV).

En el presbiterio existía una imagen de Santa Catalina que fue realizada en 1624 por el escultor sevillano Juan de Remesal, a su vez, contaba con una gran lámpara de plata que hizo en 1598 el orfebre local Diego López.

A comienzos del siglo XVIII el convento gozaba de prosperidad económica y gran vitalidad respecto a las nuevas vocaciones. Esta situación les permitió renovar la decoración del presbiterio, encargando un retablo al carpintero local Francisco Ramírez Prieto.

Sufrió con la Guerra de la Independencia pues su patrimonio fue saqueado, junto con todo el tesoro eclesiástico de Aracena.

La desamortización de Madoz de 1835 supuso pérdida de patrimonio. Con las leyes de exclaustración de 1837 se les obligó a dedicarse a la enseñanza.

Con el estallido de la guerra civil el retablo mayor de la iglesia sufrió graves percances, teniendo que ser repuestas las pinturas y esculturas originales por otras en los años cuarenta del siglo pasado.