La coupole de l'église Sainte-Catherine se dresse sur le quartier de Venezia Nuova, la rendant immédiatement reconnaissable dans le profil de la ville de Livourne. L'église a été construite sur plus d'un siècle : les travaux ont commencé dans la première moitié du XVIIIe siècle sur un projet de Giovanni Del Fantasia et n'ont été achevés qu'en 1869.
La façade brute contraste avec les intérieurs qui s'ouvrent sur un espace octogonal harmonieux, agrémenté de marbres et de décorations de chapelles éclairées par de grandes fenêtres.
Parmi les principales œuvres d'art conservées dans l'église, se distingue le retable de Vasari représentant le Couronnement de la Vierge, œuvre tardive de l'artiste d'Arezzo donnée à l'église en 1818. La coupole a été décorée de fresques par Cesare Maffei dans la seconde moitié du XIXe siècle avec les figures des quatre évangélistes et des scènes de la vie de la Vierge. L'œuvre couvre 1 500 mètres carrés et il a fallu plus de 15 ans pour l'achever.