Existen diferentes opiniones sobre cuando empezó a exisitir el Convento de Santa Catalina de Cariñena, aunque lo más probable es que fuese fundado en 1425 por Bernardino de Siena. Estaba situado en las afueras de la villa, en el lugar donde se encontraba la antigua ermita de Santa Catalina, de la que tomó su nombre. El convento fue sede de varios Capítulos Provinciales.

Los frailes se dedicaban al estudio y la predicación. Hasta el siglo XVIII, su número osciló entre los 28 y los 30. El convento disponía de una gran biblioteca con casi 2.000 volúmenes sobre música, liturgia, teología, literatura, economía, filología latina y griega. En 1671 tuvo que ser ampliada para aumentar su capacidad por un coste de 87 libras. Los frailes también también impartían estudios de gramática para los estudiantes de la villa que financiaba el municipio con 45 libras anuales.

Desde 1624, el convento contaba con un hospicio dentro de Cariñena que atendía a enfermos y gente necesitada de techo y alimentación. El hospicio se sostenía con su huerta y las limosnas de la población. Era atendido por entre cuatro y siete frailes. Desde 1629, el convento también disponía de un colegio para los frailes franciscanos, el Colegio de San Buenaventura.

Durante la Guerra de la Independencia (1808-1814), el convento tuvo que ser abandonado, aunque el hospicio siguió funcionando. El convento reanudó su actividad después de la guerra, pero fue abandonado definitivamente el 22 de agosto de 1835, después de que el Real Decreto de 25 de julio de ese año ordenase la supresión de los monasterios y conventos de religiosos con menos de 12 individuos profesos.