תוכנית הכנסיה של מנזר סנטה קאתרינה כסיני. המבנה הביזאנטי כולל תוספות רבות מתקופות מאוחרות: בין הבמה לאולם מפרידה מחיצה של איקוניות (יאיקונוסטאזיסי‭.(‬ בצידה הימני של הבמה מוצב הסארקופאג — הרליקוויאריום — ובתוכו עצמות קאתרינה. באפסיס נבנה סינתרונון למושב הכוהנים והארביבישוף. מושב זה אינו בשימוש ביום ובס הארכיבישוף מצוי באולם, סמוך לעמוד השלישי מן הפתח, בטור הדרומי. מולו, סמוך לעמוד השלישי בטור הצפוני, יש מעמד לאיקוניות המוחלפות מדי יום, לפי ימי הזברון של הקדושים. סמוך לעמוד השני באותו הטור נמצאת