Il s'agit du plus ancien reliquaire de Sainte Catherine conservé dans le Sinaï. Il se compose d'une base rectangulaire, avec une dépression hémisphérique au fond, et d'un couvercle prismatique triangulaire. Il est orné de motifs floraux sculptés en relief sur les deux côtés longs ; le sculpteur a utilisé une perceuse pour obtenir la profondeur du décor en relief. Le motif est composé de feuilles d'acanthe jaillissant de longues tiges qui enveloppent des rosettes contenant des fleurs de lotus. Les deux autres faces sont décorées d'une croix entourée de feuilles végétales sculptées en bas-relief. L'une des faces porte une grande croix double de type "Anastasis" byzantin, l'autre une petite croix simple. La même technique de bas-relief a été appliquée au motif floral simplifié et sinueux du couvercle ; ces motifs se terminent par des demi-palmettes sur un fond dépourvu d'ornements. Ni le lieu, ni la date de construction du reliquaire, ni la date de son acquisition par le monastère ne sont documentés.
Néanmoins, le style des motifs décoratifs et la technique de leur exécution associent le coffret-reliquaire à des œuvres sculpturales produites dans le royaume latin de Jérusalem au cours des dernières décennies précédant sa dissolution en 1187. Les recherches modernes ont montré que le reliquaire reposait sur le panneau du chœur du VIe siècle et sur d'autres sculptures spécialement réalisées à la toute fin du XIIe siècle, qui sont parallèles à l'art trouvé en Terre Sainte. La combinaison d'éléments des styles byzantin et occidental ne peut être comparée qu'au groupe d'icônes "croisées" conservé au monastère du Sinaï.
Le reliquaire de sainte Catherine est signalé pour la première fois au Katholikon dans un manuscrit de 1214 contenant les règles du typicon du monastère du Sinaï ; vers 1480, des cadenas métalliques auraient été ajoutés pour plus de sécurité. Sa première représentation, qui date du XVIe siècle, a été réalisée par un pèlerin occidental, Fra Noe Bianco. Le reliquaire semble avoir résidé en permanence à l'intérieur du Katholikon du monastère du Sinaï pendant environ six cents ans, jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, lorsqu'il a été remplacé par un nouveau reliquaire, conservé sous un ciboire, conservé jusqu'à aujourd'hui dans la zone de la bema du Katholikon.
