Va ser construït l'any 1391 a instàncies de Raimondello Orsini del Balzo, príncep de Tàrent i cadet de Nicolò Orsini, comte de Nola, que es va casar el 1384 amb Maria d'Enghien, comtessa de Lecce, que posseïa unes terres a Salento. El comte dedicà el temple a Santa Caterina d'Alexandria, colpejada per un pelegrinatge al Sinaí on havia visitat, entre altres coses, el famós convent del mateix nom. A l'absis del majestuós romànic tardà (tant és així que constitueix un rar exemple d'arquitectura gòtica a Salento) estructura de Galatino hi ha el mausoleu del seu fill Giovanni Antonio Orsini Del Balzo (a la dreta en el cor octogonal el de Raimondello). ).També es va construir el monestir d'Orsiniano, que ja no és el que veiem avui reconstruït prop de l'església, i l'antic hospital, amb dret de mecenatge, actualment anomenat Palazzo Orsini i utilitzat com a Ajuntament.La Façana de la Basílica, de traça romànica molt pura, té una triple agulla, rosassa de pedra, portals finament treballats i cinc naus a l'interior. Tanmateix, són els frescos (encarregats per Maria D'Enghien), pràcticament estesos per tot arreu, els que fan molt famosa la Basílica.La façana central es divideix horitzontalment en dos trams situats a diferents nivells: el superior és rebaixat i el inferior sobresurt. El tram superior, decorat amb arcs volants, presenta tres acroteris: una creu al centre, sant Francesc d'Assís a la dreta i sant Pau apòstol a l'esquerra. Al centre hi ha la magnífica rosassa que il·lumina l'interior. Aquest també està envoltat per dues bandes ricament tallades i coronat per un mig arquitrau que sobresurt de pedra finament tallada. Dotze columnes esveltes, com un esclat de sol, partint de l'exterior, s'aturen al voltant d'un cercle més petit que tanca l'arma Del Balzo, amb vidre de colors lligat amb plom.L'obra pictòrica creada per Francesco d'Arezzo (període central 1435) és immensa i fantàstica, tan extraordinària que fa creure als estudiosos la basílica de Santa Caterina d'Alessandria només per darrere de la de San Francesco d'Assisi. Entre d'altres, els arcs de mig punt i l'estil gòtic atribuïble a l'interior permeten comparar-lo legítimament amb la incomparable Basílica Superior del Sant dels pobres. Els frescos, però, transposen la història i les dificultats de la família Orsini Del Balzo. Encara que, en realitat, hi ha diverses capes de frescos i els visibles fan referència a l'època (estem cap al 1420) que coincideix amb el retorn a Galatina de Maria D'Enghien, vídua de Ladislao Durazzo, rei de Nàpols, casada en segon terme. matrimoni després de la mort del seu primer marit Raimondello Orsini Del Balzo. Els temes dels dibuixos de cadascun dels cinc arcs són diferents. A la part central destaca la representació de l'Apocalipsi. En els altres el Gènesi, la vida de Jesús, els quatre evangelistes, escenes de la vida de Santa Caterina d'Alexandria. A tot arreu àngels, arcàngels, querubins i serafins. Entre les innombrables relíquies que conformen el tresor de la Basílica, un dit de Santa Caterina mereix esment que Raimondello Orsini presumptament va mossegar el Sant momificat a l'església del mont Sinaí amb motiu d'un pelegrinatge. L'esplèndida església -a més amb un magnífic claustre adjacent- va ser declarada Basílica Menor Pontifícia l'any 1992.