Il santuario incorpora la casa di Santa Caterina e si articola in vari portici, loggiati, chiese e oratori. La casa natale della santa si affaccia ancora oggi sul vicolo del Tiratoio, un luogo dove anticamente si lavorava la lana. Al complesso si accede tramite un portico neo rinascimentale ornato dai busti dei vari papi che riconobbero la santità e l’importanza della donna. Da qui si accede alla Chiesa del Crocifisso, risalente al 1614, edificata per custodire il crocifisso miracoloso dal quale la giovane Caterina Benincasa ricevette le stimmate nel 1375.
All’interno varie tele del XVII° secolo raffigurano episodi della vita della santa. Di fronte alla chiesa si trova l’Oratorio della Cucina, originariamente la cucina della famiglia Benincasa. Sotto l’altare ci sono i resti del focolare sui cui tizzoni ardenti Caterina cadde in estasi, rimanendo però illesa. La cucina fu adibita a sala riunioni dalla Confraternita della Santa nel 1482.
Trasformato quindi in oratorio, verso la fine del XVI° secolo il locale fu abbellito con un pavimento maiolicato, il soffitto a cassettoni con rosoni dorati ed il coro ligneo. La pala dell’altare fu realizzata da Bernardino Fungai nel 1495 e raffigura le Stimmate di Santa Caterina tra i santi Girolamo e Domenico e Santa Caterina in gloria tra santi, oltre alla predella con Storie della vita della santa.
Dal loggiato esterno le scale danno accesso ad un altro oratorio, dove ci sono pitture del XIX° secolo, opera di Alessandro Franchi e Gaetano Marinelli, che illustrano episodi della vita della santa. Sull’altare è collocata la tela Stimmate di Santa Caterina, di Girolamo di Benvenuto (inizio XVI° secolo). Ci sono inoltre varie reliquie.
All’interno dell’oratorio è anche visibile il cubicolo in cui dormiva Caterina, direttamente in terra e con una sporgenza di pietra come cuscino. Più oltre si trova l’Oratorio di Santa Caterina in Fontebranda, pure denominato Oratorio della Tintoria. Fu infatti costruito dove era originariamente ubicata la tintoria del padre di Caterina e poi trasformato in chiesa nel 1465.
