El convento de Santa Catalina fue el segundo fundado en Santiago de los Caballeros, en Panchoy. El primero fue el de la Inmaculada Concepción (1578). El caso es que ya para 1606 tenía tantas religiosas que se solicitó la construcción de uno nuevo.

La obra comenzó oficialmente el 27 de diciembre de 1609 y el traslado de las monjas fue en 1613. En 1647 se celebró la apertura del templo, y posteriormente, dada la cantidad de postulantes, pero el predio que se les otorgó estaba al otro lado de la calle.

Dado que el convento era de claustro, sus internas no podían salir a la vía publica, ni tener comunicación con nadie del exterior. Se necesitaba una forma de pasar de un edificio a otro. Se pensó inicialmente en un túnel, pero se temía que colapsara, por la fragilidad del suelo; también pidieron el cierre de la calle, pero el Ayuntamiento no lo permitió.

Finalmente, se propuso una solución que se ha convertido prácticamente en símbolo de la ciudad: el Arco de Santa Catalina, cuya construcción fue autorizada el 27 de julio de 1693.

Pese a los daños ocasionados por el terremoto de 1773, el diseño original se mantiene, a excepción del reloj, que fue añadido posteriormente.