Одним з перших і найголовніших храмів міста Луки є знаменита Катерининська церква. Храм був збудований на честь святої великомучениці Катерини Олександрійської, яка вважалася небесною покровителькою Катерини II.

Імператриця видала указ від 10 вересня 1779 року про початок роботи економічної колегії з питання зведення псковського намісництва в призначеному місті Луга у вигляді кам'яної соборної церкви; указом пропонувалося видати на посаду правлячого міського губернатора – генерал-поручика за прізвищем Сіверса – шість тисяч рублів, призначивши дату виконання замовлення у два роки, починаючи з 1780 року. На сьогоднішній день не тільки проект собору, але і кошториси, на жаль, так і не було виявлено. Якщо виходити із строків фінансування, то зведення церкви остаточно повинно було закінчитися в 1781 році, але будівництво так і не завершили.

Незабаром питання про будівництво храму в Лузі знову було піднято. Влада прийняли рішення збудувати дерев'яний храм. Від 30 вересня 1782 року в газетах було опубліковано оголошення про торги на зведення дерев'яного храму, але незабаром вирішили вибрати в якості основного будівельного матеріалу камінь. В 1784 році з казни було виділено майже 24 тисячі рублів, а в 1786 році кам'яна церква була побудована. Відомості про освячення храму не дійшли до наших днів, як і ім'я архітектора.

Відомий лірик 19 століття К. Случевський, подорожуючи по північно-західній частині Росії в 1877 році, написав історичний нарис, в якому він описував Катерининську церкву в Лузі. Поета найбільше вразив досить скромний вигляд собору, незважаючи на те, що він був найголовнішим у місті. Собор в ім'я великомучениці Катерини – це кам'яна церква, що має один престол. Що стосується зовнішнього вигляду, то він особливо схожий з протестантським собором, з причини чого не зовсім вписувався в загальний ансамбль споруд міста. Храм побудований на березі річки, підносячись над міськими будівлями в Лузі. На плані 1841 року на фасадах будівлі представлені ризаліти, а на західному фасаді були чотириколонні портики з невеликою дзвіницею. Церковний портик має досить значні форми з деяким потовщенням внизу.

В 1858 році у Катерининській церкві сталася пожежа, після якого потрібно посилити несучі функції західної стіни з причини наявності дзвіниці. Відділяла собор чотирикутна огорожа, оснащена кам'яними стовпами.

Зовнішній вигляд церкви в середині 19 століття представлений на кресленнях Ст. Болотова, де храм постає після великої пожежі, що спалахнула 27 липня 1858 року. Незабаром після пожежі було прийнято рішення про реконструкцію церкви, включаючи зведення нової дзвіниці. Відповідальним за проект був призначений Болотов Ст. А. Складений проект був схвалений Новгородським митрополитом Ісидором, але Головне управління публічних будівель відхилив його через незручності місцерозташування. Тоді фасад набув більш величний вигляд, і 2 серпня 1863 року проект був схвалений і затверджений. Згідно з кресленнями, храмовий обсяг розширювався за рахунок невеликих прибудов, але цього так і не було зроблено, адже храм розташовувався занадто близько до річки.

Скоріше за все, з причини слабкого грунту первісно собор великомучениці Катерини був зведений невеликим, внаслідок чого основний акцент вирішили зробити на зовнішньому архітектурному оформленні. Саме тому храм зовсім не позбавлений виразності, яка була досягнута монументальним портиком з великими колонами, напівкруглою апсидою і класичної пластикою фронтону.

Відомо, що в храмі була цінна ікона Печерської Богоматері, яка була перенесена з дерев'яної каплиці, розташованої в п'яти верстах від міста Луки, а саме в Смешинском районі. Найбільш відомим священнослужителем храму був Ласкін Андрій Пилипович, який прослужив на благо храму близько 60 років, а також проводив літургію в церкві у присутності Марії Олександрівни – імператриці і Олександра II.

Через деякий час, в роки панування радянської влади, Катерининська церква була перетворена в одну з культурних установ, в якому розміщувався кінотеатр для дітей «Батьківщина». У 1993 році храм знову був освячений і став чинним.