Die Kirche, erstmals in einer Urkunde von 1256 erwähnt, war der Mittelpunkt der Gemeinde auf den Elbinseln Grimm, Cremon, Brook, Wandrahm und Kehrwieder. Der Neubau des Langhauses wurde um 1450 abgeschlossen. In den Jahren 1566 bis 1568 erfolgte eine farbige Fassung der Turmfassade durch den zu der Zeit in Hamburg ansässigen Maler Daniel Freese. Von dem Künstler stammte auch das Gemälde Urteil Salomonis als Pfeilerbekleidung. Die dreischiffige gotische Pseudobasilika mit Chorumgang hat eine gegenüber dem Turm nach Norden verschobene Achse. Das Mittelschiff besitzt eine Höhe von 29 Metern. Bis ins 16. Jahrhundert hatten die Schiffe einzelne Dächer, die von einem gemeinsamen Dach abgelöst wurden. Wegen des schlechten Baugrundes der Elbmarsch hat es zahlreiche Setzungen gegeben, die durch Maueranker abgefangen werden mussten, einer zeigt die Jahreszahl 1660. Der 1657 errichtete barocke Turmhelm mit mehreren Stufen trägt die Krone der heiligen Katharina. Sie wurde der Sage nach aus dem Goldschatz Klaus Störtebekers hergestellt. Nach weitgehender Zerstörung während eines Bombenangriffs am 30. Juli 1943 blieben im Wesentlichen nur noch die Außenmauern und der Turmschaft erhalten. In den Jahren 1950 bis 1956 erfolgte die Rekonstruktion, aufgrund von Geldmangel der Gemeinde allerdings nur ungenügend. 1957 war der zerstörte, 116,7 Meter hohe Turm durch eine Stahlkonstruktion in der Form des 17. Jahrhunderts wiederhergestellt. Die Kirche wird seit dem Jahr 2007 umfassend saniert. Neben dem Neuaufbau der Strebepfeiler, dem Austausch von Mauerwerk, der Erneuerung des Kupferdachs wird auch die Wiederherstellung der 1943 zerstörten Orgel betrieben.