Pierwotnie w miejscu tym stał kościół drewniany, prywatny i należał do właścicieli Poddębic. Obecna parafia św. Katarzyny została erygowana 21 października 1443 r. przez arcybiskupa Wincentego Kota. Świątynię rozpoczęto wznosić w roku 1610 za sprawą Zygmunta Grudzińskiego herbu Grzymała, który był fundatorem budowy. Pomagała mu w tym jego żona Barbara Grudzińska z Karsznickich herbu Jastrzębiec.
Kościół był wznoszony w stylu późnego renesansu, jednonawowy według planów architektonicznych Jerzego Hoffmana. Budowę dokończył syn Grodzińskich - Stefan. W roku 1895 świątynię przebudowano. Pomysłodawcą przedsięwzięcia był ówczesny proboszcz ks. Wyrzykowski oraz dziedzic Poddębic Napoleon Zakrzewski. Dobudowano dwie boczne nawy, skarbczyk, chór oraz kaplicę Zakrzewskich.
Po modernizacji powstała świątynia trzynawowa, zamknięta od strony wschodniej wielobocznym prezbiterium z renesansowym sklepieniem i w takim stanie możemy podziwiać ją do dziś. Kościół trzykrotnie był trawiony przez pożary - w 1881, 1894 i 1900 r.
Bardzo cenne i ciekawe jest wyposażenie kościoła m.in. złocony ołtarz z przełomu XVII i XVIII w. oraz ambona. Na terenie kościoła znajduje się kamień z tablicą upamiętniający męczeńską śmierć ks. Jerzego Popiełuszki. Za ogrodzeniem kościoła od strony placu na wysokim, kamiennym postumencie znajduje się figura św. Józefa.