Ο ναός της Αγίας Αικατερίνης είναι βυζαντινός ναός κτισμένος τον 11ο αιώνα ο οποίος βρίσκεται στην Πλάκα της Αθήνας
Στο παρελθόν υπήρξε μετόχι της μονής Αγίας Αικατερίνης του Σινά. Η σημερινή μορφή του ναού προέκυψε μετά από εργασίες αποκατάστασης και επέκτασης κατά τον 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα. Οι εργασίες αποκατάστασης που έλαβαν χώρα στο δεύτερο τέταρτο του 19ου αιώνα είναι από τα παλαιότερα έργα αποκατάστασης βυζαντινού μνημείου στα πλαίσια του ελληνικού κράτους.
Ο ναός βρίσκεται στην πλατεία Αγίας Αικατερίνης, κοντά στο μνημείο Λυσικράτους. Στην άκρη της πλατείας σώζονται δύο κίονες της ρωμαϊκής εποχής, τμήμα περιστύλιου ή αιθρίου. Σύμφωνα με τον Ιωάννη Τραυλό, στη θέση του ναού βρισκόταν παλαιοχριστιανική βασιλική, η οποία με τη σειρά της φαίνεται ότι κτίστηκε στη θέση ναού αφιερωμένου στην Άρτεμη. Κατά την αρχαιότητα κοντά βρίσκονται επίσης τα λουτρά του Ανδριανού και ίσως το Πρυτανείο. Ο σημερινός ναός κτίστηκε στο δεύτερο τέταρτο του 11ου αιώνα σύμφωνα με τον Πίτερ Μέγκο, χρονολόγηση που συμφωνεί με τις εκτιμήσεις του Χαράλαμπου Μπούρα και του Νίκου Νικονάνου. Σύμφωνα με την αφιερωτική επιγραφή στον κίονα της Αγίας Τράπεζας ήταν αρχικά αφιερωμένη στους αγίους Θεοδώρους.
Ο ναός φαίνεται στη συνέχεια να εγκαταλείφθηκε. Στις 19 Φεβρουαρίου 1767 ο μητροπολίτης Αθηνών Βαρθολομαίος με τη συγκατάθεση των προυχόντων της Αθήνας δώρισε το ναό στη μονή της Αγίας Αικατερίνης του όρους Σινά, με αποτέλεσμα να γίνει μετόχι της μονής. Ο πρωτοσύγκελος της μονής Ιωνάς επισκεύασε το ναό και τον αφιέρωσε την αγία Αικατερίνη. Οι Σιναΐτες αγόρασαν επίσης παρακείμενες εκτάσεις εμβαδού περίπου τεσσάρων στρεμμάτων. Ο χώρος χρησιμοποιούνταν από τους Σιναΐτες κατά την παραμονή τους στην Αθήνα. Ο ναός υπέστη ζημιές κατά τη διάρκεια της επανάστασης του 1821 ή και από σεισμό το 1837. Το μετόχι έπρεπε να διαλυθεί βάση νόμου το 1834, όμως πέντε χρόνια αργότερα εξακολουθούσε να υφίσταται.