Die Kuppel der Kirche Santa Caterina erhebt sich über dem Stadtteil Venezia Nuova und ist im Stadtprofil von Livorno sofort erkennbar. Die Kirche wurde im Laufe von mehr als einem Jahrhundert erbaut: Die Arbeiten begannen in der ersten Hälfte des 18. Jahrhunderts nach einem Entwurf von Giovanni Del Fantasia und wurden erst 1869 abgeschlossen.
Die raue Fassade kontrastiert mit dem Interieur, das sich zu einem harmonischen achteckigen Raum öffnet, der mit Marmor und Dekorationen der Kapellen verziert ist, die von Fenstern beleuchtet werden.
Unter den wichtigsten Kunstwerken, die in der Kirche aufbewahrt werden, sticht das Altarbild von Vasari hervor, das die Krönung der Madonna darstellt, ein spätes Werk des Künstlers aus Arezzo, das der Kirche 1818 geschenkt wurde. Die Kuppel wurde von Cesare Maffei in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts mit den Figuren der vier Evangelisten und Szenen aus dem Leben der Jungfrau Maria bemalt. Das Werk erstreckt sich über 1.500 Quadratmeter und die Fertigstellung dauerte mehr als 15 Jahre.