Tα Ιερά Λείψανα της Αγίας βρίσκονται αδιάφθορα στην Ιερά Μονή Σινά. Δάκτυλος της Αγίας βρίσκεται στη Συλλογή των Ανακτόρων του Μπάκινγχαμ Λονδίνου. Αποτμήματα του Ιερού Λειψάνου της Αγίας βρίσκονται στη Μονή Χιλανδαρίου Αγίου Όρους, στον ομώνυμο Ναό Ν. Λιοσίων Αττικής, στη Μονή Κύκκου Κύπρου και στη Λαύρα Αγίου Αλεξάνδρου Νέβσκι Αγίας Πετρουπόλεως.
Κατά την παράδοση, μετά από το αποκεφαλισμό της, άγγελοι παρέλαβαν το σώμα της και το μετέφεραν στην κορυφή του υψηλότερου όρους του Σινά, το οποίο σήμερα φέρει και το όνομά της.
Ανάμεσα στον 8ο με 9ο αιώνα η ύπαρξη του αγίου λειψάνου αποκαλύφθηκε σε όνειρο Μοναχών της Μονής, οπότε και έγινε η ανακομιδή και η τοποθέτησή του στο Άγιο Βήμα του Καθολικού της Μονής, μέσα σε μία μαρμάρινη λάρνακα. Το μύρο που ανάβλυζε και ακόμη αναβλύζει από τη Αγία Κάρα της αγίας είναι ένα συνεχές θαύμα.
Η ευλάβεια προς τη αγία Αικατερίνα και το όνομά της διαδόθηκε στη Δύση από τους Σταυροφόρους, και από τον 11ο αιώνα και μετά η Μονή του Θεοβαδίστου Όρους Σινά άρχισε να γίνεται γνωστή και ως Μονή της αγίας Αικατερίνης.[8]
