Unico in tutta la città, il doppio portale in marmo di fattura rinascimentale con capitelli e foglie di acanto e lesene con testine dei frati, opera del lombardo Antonio Maria Piuma risalente al 1521, è sormontato dal bassorilievo ovale dell’Annunciazione di Francesco Maria Schiaffino.
L’interno della chiesa, costruita nel 1488 dai Frati Minori Osservanti guidati dal Beato Angelo da Chivasso, è strutturato in tre navate sorrette da pilastri in laterizio. La chiesa è stata definita “il grande cantiere del Cinquecento” per via della rosa di artisti che lavorarono alla sua preziosa decorazione
Il presbiterio, voluto dal nobile Battista Grimaldi, che lo fece costruire nel 1563 e volle esservi sepolto, è uno dei più belli nel suo genere.
L’altare tutto in marmo, di leggiadro stile barocco, porta il pregevole Crocifisso ligneo cinquecentesco di Giambattista Gaggini da Bissone detto il Veneziano.
La tela dell’abside con l’Annunciazione, titolare della chiesa, e due quadri alle pareti laterali, con la Chiamata degli Eletti e la Cacciata dei reprobi, sono opera di Luca Cambiaso.
Nel catino absidale, l’affresco con il Cristo Giudice circondato da angeli sorreggenti i simboli della Passione e i peducci con i quattro Evangelisti sono stati affrescati da Giovanni Battista Castello detto il Bergamasco.
La volta della chiesa risplende del trionfo di Santa Caterina, affrescato nel grande medaglione da Giuseppe Passano nel 1837. La Santa è portata in gloria e attorniata dai suoi devoti.
Lungo le navate laterali sono disposte le dieci cappelle dedicate alla vita di Gesù unito alla madre Maria Santissima. Di notevole interesse è il Mausoleo dedicato a Santa Caterina. Conserva ed espone alla devozione dei fedeli il corpo miracolosamente incorrotto della Santa. L’urna settecentesca in bronzo e cristallo è sorretta dal complesso in marmo di Carrara realizzato nel 1738 da Francesco Maria Schiaffino, strutturato nell’altare e in quattro statue che simboleggiano l’Amor divino e la Fortezza, l’Ubbidienza e la Penitenza.
Il tabernacolo, le figurine decorative e i candelabri sono di Ignazio Peschiera, e risalgono ai primi anni del XIX sec.
Posto in precedenza nella cappella superiore, o Deposito di Santa Caterina, dal 1960 il mausoleo si trova nella terza cappella a destra guardando l’altare.