Esta iglesia del siglo XVII fue levantada en honor a San Roque, patrón del pueblo de Portonovo. Sin embargo, pasó a ser dedicada a Santa Catalina de Alejandría, que es la patrona que da nombre a esta capilla en el centro de la localidad.
La explicación se encuentra en una leyenda que sostiene que unos marineros de Portonovo encontraron una imagen de Santa Catalina de Alejandría procedente de un naufragio y la depositaron en la capilla de San Roque.
Al poco tiempo, empezó a surgir una gran devoción por Santa Catalina y pasó a ostentar la titularidad del templo, así como a convertirse en la patrona, junto con el ya mencionado San Roque.
Se trata de un dato muy curioso, ya que la gran mayoría de los pueblos marineros están bajo el patronazgo de la Virgen del Carmen. Sin embargo, Portonovo saca a sus santos en procesión marítima cuando celebran Santa Catalina, el último fin de semana del mes de noviembre.
