El castillo de Santa Catalina es una antigua construcción defensiva de acabado cristiano-medieval, que corona el cerro del mismo nombre, en una estribación de la Sierra de Jabalcuz a 820 m de altitud, desde la cual se divisa toda la ciudad de Jaén, los olivares y las montañas circundantes de la zona.

El nombre le viene dado por la capilla que se construiría en el castillo tras su conquista. La capilla de Santa Catalina de Alejandría es de estilo gótico, y fue construida entre los siglos XIII y XIV.

Este recinto, también llamado Castillo o Alcázar Nuevo, se asienta sobre la roca viva del cerro, y es uno de los tres recintos defensivos que constituyen el Castillo de Jaén. En su lado oeste, se sitúa la Torre del Homenaje que, en otros tiempos, servía de vertebración con la antigua alcazaba. Es una gran torre de planta cuadrada, con 15 m de lado, y más de 30 m de altura, con tres plantas y terraza, con bóvedas cruzadas con arcos ojivales, y acceso desde el patio de armas.

Todo el perímetro sur carece de torres, al estar construido sobre un escarpe vertical. Hay en este paño, una poterna y un saledizo, que alberga una letrina. En cambio, en su perímetro norte hay situadas tres torres, dos de ellas albarranas y una tercera, junto a la puerta de acceso. Finalmente, existe una quinta torre, pentagonal, en el extremo oriental del recinto.

El patio de armas es de gran superficie, y en él se encuentran restos de construcciones diversas, entre ellas dos aljibes y un bastión.

Todo el paramento de este castillo responde a un tipo arquitectónico nuevo, en relación con la alcazaba existente: mampostería menuda en la obra general, sillar o sillarejo en los ángulos, y ladrillo o dovelas de cantería en los arcos.