La volontà di dedicare una chiesa alla Santa era stata avanzata più volte dagli abitanti di Fontebranda in seguito alla sua canonizzazione, avvenuta nel 1461. Nel 1464 si provvide ad acquistare l'edificio dove aveva vissuto Caterina; grazie a sovvenzioni concesse dal Comune di Siena, furono poi acquisiti anche due fabbricati adiacenti, abbattuti insieme al primo per lasciar spazio alla costruzione dell'oratorio sviluppatosi su nuove fondamenta.Le fasi di avanzamento dei lavori dal 1465 al 1474 sono documentate nella revisione dei conti relativa all'amministrazione del camerlengo responsabile della fabbrica, Giovanni Cigalini, redatta nel 1474, anno in cui la costruzione volgeva al termine .Gaetano Milanesi pubblica nel 1854 un estratto del docume