La Capilla de Santa Catalina es una de las joyas desconocidas del Patrimonio toledano. Actualmente es propiedad del Conde de Cedillo.

Se halla ubicada junto al presbiterio, en la nave de la Epístola. Funciona como capilla privada independiente de la iglesia, con entrada por la calle de Santa Úrsula. Es de planta cuadrada, cubierta con una bóveda estrellada con muros de cantería con cadenas de piedra en la parte inferior y de ladrillo en la superior. Su fachada principal adopta la forma de piñón escalonado con una puerta de acceso, descentrada y rematada en arco conopial, así como una ventana dispuesta en eje y decorada con tracería gótica.

Es la capilla en la que fue bautizada la Reina Juana I de Castilla; y durante 500 años lugar de enterramiento de uno de los linajes históricos de España: los Álvarez de Toledo.