Тоді Максенцій із садистською наполегливістю вирішив піддати її тортурам подвійним зубчастим колесом, яке згодом стане її іконографічним атрибутом, але колесо навіть не торкнулося її, оскільки ангел Господній зламав його мечем. Імператор таким чином наказав Катерині бути обезголовлений.

Базиліка Санта Катерина д'Алессандрія

За переказами, Катерина померла в Римі в 1380 році, виснажена надто великими покаяннями, у віці тридцяти трьох років, такого ж віку, як і розіп'ятий Христос.. Однак ця дата, можливо, була встановлена, щоб підтвердити чудо стигматів. Катерина була канонізована папою з Сієни Пієм II у 1461 році.

Катерина її було оголошено Доктором Церкви за переможну суперечку з язичницькими вченими; і згадується як один із чотирнадцяти святих помічників. Культ на Сході є дуже давнім, і також був задокументований на Заході принаймні з 8 століття.

Нарешті, 4 грудня, Діоскор обезголовив її мечем, однак у нього влучила блискавка. Традиція закликає Барбара проти блискавки, вогню та раптової смерті.

Імператор наказав засудити риторів до смерті і після чергової відмови Катерини засудив її до смерті з муками зубчастого колеса. Після того, як Катерину посадили на зубчасте колесо, раніше чисте небо затягнулося чорними хмарами.