Храм святой Екатерины всегда был не только украшением Санкт-Петербурга, но и символом веротерпимости и взаимодействия культур. Здесь молились: архитекторы Бартоломео Растрелли и Огюст Монферан, художник Федор Бруни, художник и композитор Микалоюс Чюрленис, княгини Зинаида Волконская и Александра Голицына, князь Иван Гагарин, будущий декабрист Михаил Лунин и многие другие. В приходе существовали общины поляков, французов, немцев, итальянцев, литовцев, латышей, русских.  При храме действовали различные школы и гимназии. С 1884 года при приходе действовало Римско-католическое Благотворительное Общество, которое на протяжении 35 лет своего существования сыграло значительную роль в жизни поместной Церкви.

В нашем храме несли служение люди, впоследствии причисленные Католической Церковью к лику блаженных и святых: св. Зингмунт Фелинский (был викарием нашего прихода), св.Урсула Ледуховская (возглавляла интернат для девочек при приходе), блаж. Антоний Лещевич (учился в гимназии при приходе). В нашем храме молились и совершали литургии блаж. Юргис Матуляйтис и блаж. Леонид Федоров.

В приходе служили священники, сыгравшие значительную роль в истории Церкви в Восточной и Центральной Европе. Среди них о. Антоний Малецкий, о. Теофилис Матулянис, о. Болеслав Слосканс. Впоследствии они стали епископами, ныне идут процессы по их беатификации. Так же идет процесс причисления к лику блаженных, настоятеля нашего прихода о. Константина Будкевича, расстрелянного в 1923 году.

В подземельях храма были погребены короли Польши Станислав Август Понятовский и Станислав Лещинский. До сих пор в крипте храма покоится французский генерал Жан Виктор Моро, главнокомандующим союзными армиями в войне с Наполеоном.

После выхода постановления Президиума Верховного Совета РСФСР от 7 сентября 1938 г. храм был закрыт и разорён.

В начале 90-х годов католическая община св. Екатерины начала хлопотать о возвращении храма. В феврале 1992 г. городские власти приняли решение о его возвращении верующим. В том же году начались масштабные реставрационные работы в здании, был установлен временный алтарь. 16 апреля 2000 г. алтарная часть была освящена. В 2003 г. закончено восстановление основной части храма и впервые открыты центральные ворота. Работы над восстановлением внутреннего интерьера продолжаются. Старинный алтарный крест был спасён в 1938 г. во время разграбления храма одной из прихожанок, Софьей Степулковской, и ныне возвращён в храм. 29 ноября 2008 г. был освящён главный неф церкви. В 2013 г. продолжилось восстановление алтарной части, восстановлены по фотографиям двери. В 2013 г. храму дарован статус малой базилики, единственной в России. В 2014 г. по фотографиям установлен алтарный крест.

Сегодня приход храма св. Екатерины насчитывает около тысячи человек, большинство из которых россияне. Среди прихожан есть и те, для кого родной язык — английский, польский, французский, испанский или корейский, что подчеркивает единство и многообразие Церкви Христовой.