Com a indicação de que o forte pertence ao século XVI, acredita-se, e com fundamento histórico, que os alicerces desta fortificação pertencem ao reinado de D. João I (1385-1433). Devido à posição da Figueira e para proteção da barra do Rio Mondego, alguns homens de destaque da Câmara de Coimbra requereram ao Rei D. Filipe I a construção de uma fortaleza para esses fins, e a proposta foi aceite.
A construção teve início à entrada da barra do Rio Mondego, num lugar de rochedos conhecido como Monte de Santa Catarina, que deu o nome ao forte. Em 1602 aconteceu o que se previa quando a Figueira foi atacada por corsários, tendo o forte sido saqueado.
Com a Restauração da Independência esta arquitetura militar sofreu obras de reforço e modernização para ampliação de peças de artilharia de diferentes calibres.
Também se pode dizer que teve um papel bastante importante na Guerra Peninsular quando assegurou o desembarque das tropas inglesas do comandante Wellesley, depois do exército Napoleónico o ter ocupado e de seguida ser forçado à rendição da Artilharia e Infantaria Portuguesas.
Durante o século XIX acabou por cair no esquecimento, referindo a necessidade de reparações. Entretanto no início do século XX parte do forte foi cedido ao Instituto de Socorros a Náufragos, sendo anos mais tarde alugado ao Ténis Clube Figueirense.
O Forte de Santa Catarina apresenta uma planta triangular, orgânica, adaptando-o ao tipo de terreno irregular.
Os baluartes têm uma configuração com faces em forma de andorinha, excluindo um dos pontos que se apresenta com o ângulo muito agudo.
No seu interior, na praça de armas, foram edificadas casernas, a Capela de Santa Catarina e um oratório de planta quadrangular.
Em 1961 entrou para a lista dos Imóveis de Interesse Público.