该陨坑西北偏西毗邻
塔西陀陨石坑、北面靠近
西里尔环形山、
博蒙环形山位于它的东侧、它的东南偏南和西南偏南分别为波利比乌斯陨石坑和费马陨石坑。凯瑟琳环形山的西侧延伸着阿布·菲达链坑，往南不远邻近阿尔泰断崖，而
酒海则坐落在它的东北方。该陨坑中心
月面坐标为17.98°S 23.55°E，直径98.77公里，深度约2.853公里。
凯瑟琳环形山外观呈多边形状，南北方向略长，因存续时间长而损毁严重。陨坑外侧壁已磨损挫平，最高的东北侧壁上覆盖了数座深度撞击的小陨坑，北部坑底及坑壁上坐落着卫星坑凯瑟琳 P。陨坑内侧壁无阶地状结构，坑壁平均高出周边地形1470米，内部容积约有9641.86公里3。碗状的坑底大体平坦但部分地区崎岖不平其中：中央区附近分布着一道由卫星坑凯瑟琳 P的南侧壁构成的环形山脊，并与一座高约800米的低矮山丘连接在一起；而南部地表上堆积有相邻陨坑形成时溅射的岩石以及卫星坑凯瑟琳 S的残迹。