Fue construida en la segunda mitad del siglo XII como iglesia parroquial para dar servicio al núcleo de Torralvilla, que fue despoblado hacia el siglo XVII y del cual la ermita de Santa Catalina es su único resto.
Esta innovación de proteger el acceso creando un espacio cerrado y abrigado nace como una necesidad dada la dureza del invierno en la zona y para albergar en ello las juntas comunales, fruto del vigor que en el siglo XII va cobrando la vida local.
Tiene una sola nave orientada a levante con un ábside semicircular, precedido de un tramo recto.
En el exterior del recinto, el ábside está compuesto por un espacio semicircular precedido de un corto presbiterio.
El arco descarga sobre columnas de fuste liso, adosadas a pilastras que rematan en capiteles labrados con motivos vegetales y zoomorfos.