Долгое время святые мощи Екатерины пребывали в неизвестности в земле и были открыты лишь спустя 200 с лишним лет. Это случилось следующим образом. Однажды, приблизительно в 30-40 годах VI столетия по Рождестве Христовом, братия Синайской обители, основанной византийским императором Юстинианом, за 800 верст от Александрии, чудесно были извещены свыше, что мощи святой великомученицы Екатерины почивают нетленно недалеко от них, и при этом получили повеление перенести их в новосозданный храм Синайского монастыря. Благочестивые старцы с радостью поспешили к горе, указанной им недалеко от обители. Эта возвышенность достигала 1200 саженей; но отшельники, движимые религиозным воодушевлением и вспомоществуемые благодатью Божией, победили все трудности пути и скоро достигли ее вершины, где и обрели святые мощи великомученицы Екатерины нетленными и благоухающими. Положить их сюда могли только ангелы.

Мощи святой Екатерины были обретены не полностью, а только глава ее и левая рука. Эти части нетленного тела достохвальной мученицы Христовой тогда же торжественно были перенесены в Синайскую обитель и доселе почивают в этом замечательном по своей древности монастыре. В 1689 году русский император Петр Первый пожертвовал в Синайскую обитель для мощей святой Екатерины среброкованную раку.

В настоящее время святые мощи великомученицы Екатерины сохраняются в небольшой мраморной раке в алтаре великого храма Синайской обители во имя Преображения Господня, на правой стороне престола. Святую главу невесты Христовой покрывает ныне золотой венец, а на палец ее руки надето драгоценное кольцо, в память торжественного обручения святой Екатерины с Небесным Женихом – Христом.

В раке святые части мощей покоятся на серебряном подносе, под которым лежит большой слой благоухающей ваты. Когда же части мощей выносятся для поклонения братии, то они ставятся посреди храма, вместе с другими останками святыни, на специально приготовленном для этого столе. Мощи святой Екатерины для дальнего паломника открываются в любое время, но для братии и ближних пришельцев – только по окончании утрени в Господни праздники.

Память святой Екатерины чествуется во всем православном мире с особым благоговением и торжественностью. В честь ее созидаются церкви, многие монастыри называются ее именем; весьма многие из православных и инославных христианок носят ее имя. (Слава этой мученицы была велика и в древности. Павла, знаменитая римлянка, основавшая монастырь в Вифлееме в 386 году, посвятила в нем храм мученице Екатерине, о которой слышала от святого Епифания, что Екатерина родилась на острове Кипр, в городе Саламине, в его епископии, оттуда перешла в Александрию, была в святых местах в Иерусалиме, перед яслями в Вифлееме дала обет девства и получила от Христа перстень.)

На Западе великомученица Екатерина считается покровительницей учащегося юношества. Святую великомученицу почитали даже некоторые из язычников, например забайкальские бурят-монголы.

Что касается службы великомученице и церковных песнопений, в честь ее составленных, то они относятся к глубокой древности. В IX веке Феофан Никейский, известный христианский песнопевец, и неизвестный монах Вавил написали многие песни в честь великомученицы Екатерины, которые ныне и поются православной Церковью 24 ноября (по старому стилю), в день ее преставления. Преподобный Феофан написал в честь святой великомученицы канон