El núcleo de la Estancia de Santa Catalina, formado por la iglesia y un conjunto de claustros, constituye una de las más valiosas obras de la arquitectura colonial en el país. Al igual que otros establecimientos de este tipo, estaba destinado a sostener las empresas intelectuales y espirituales de la Compañía de Jesús en Córdoba.

En la construcción de estas obras intervenían indistintamente los arquitectos de la Orden que actuaban en el país, y que eran enviados por la superioridad a trabajar donde su presencia era requerida. De ahí que en ocasiones, como ocurre con Santa Catalina, sea difícil establecer la autoría de la obra, aunque se note en ella la diversidad de la procedencia de los arquitectos: la fachada de la iglesia, con sus altas torres rematadas en cúpulas de graciosas curvas, y su portada en la que se nota la intención de ondular el muro, denota la presencia de un arquitecto germánico, que habría aportado ecos del Barroco suralemán; el patio principal , por el contrario, es de un seco manierismo italiano. En él se nucleaban las actividades de mayor jerarquía, en tanto que otros patios, de diseño arquitectónico más modesto, correspondían a funciones de trabajo manual y depósitos. Uno de ellos está rodeado por una galería con pilares y zapatas de madera, y otro, más alejado, muestra sus bóvedas sin revocar y estaba destinado a viviendas de esclavos, denominándose la ranchería. No falta, junto a la iglesia, el cementerio, también dotado de una rica portada.

La iglesia, de armoniosas proporciones interiores, tiene una sola nave que culmina en una cúpula sobre el crucero, la que, a su vez, está coronada por una linterna de planta ricamente curvada.

Este espléndido conjunto se halla situado en un paraje casi salvaje, alejado algunos kilómetros de las rutas principales, y su majestuosa presencia cobra así, desde que comienzan a divisarse sus torres desde la maleza hasta que se lo descubre en toda su elegancia, un significado muy particular, pues de algún modo parece representar el sentido de la epopeya civilizadora de los siglos XVII y XVIII.