Alumno de Lorenzo di Credi, Michele Tosini heredó el taller del afamado artista Ridolfo Ghirlandaio, y es considerado uno de los grandes maestros del Manierismo. Para el siglo XVI el nombre de Catalina de Alejandría era una clara referencia a la defensa de la fe. La santa, de acuerdo con La leyenda dorada de Santiago de Vorágine, se negó a casarse con el emperador Maximiano a causa de su matrimonio místico con Cristo. Tras enfrentar a los 50 filósofos alejandrinos, Catalina logró vencerlos y defender la doctrina de Dios. La ira del gobernante por no conseguir a la joven hizo que primero quemara vivos a los sabios, para después condenar a la mística a ser desgarrada por una rueda provista de puntas que un rayo partió; finalmente Catalina fue decapitada con una espada.
Los atributos de la santa, aunque presentes, se han subordinado al retrato de una bella dama que mira hacia el intenso halo rojizo, símbolo del fuego del Espíritu Santo que la inspira para vencer a los pensadores. Con su mano izquierda sostiene una empequeñecida palma del martirio, y la derecha la posa sobre la rueda dentada que evoca su tormento.
El gusto florentino es evidente en la reiterada inquietud por la ornamentación. Los verdes tornasol y el rojo salmonado son característicos de Tosini, uno de los artistas más sensuales y refinados del periodo manierista. Las prendas y el tocado son de una calidad excepcional y rica en detalles. Para el especialista Roy Bolton, la apariencia metálica en los detalles en el broche de la capa de Santa Catalina, su brazalete y diadema, son un claro recuerdo del aderezo que presenta la Caridad (c 1570) que resguarda la Galería Nacional de Londres. Aquí, la santa es un modelo de fortaleza –una de las cuatro virtudes cardinales– que abrazó la mártir.