La importancia de esta iglesia y la razón de su existencia están en la presencia del crucifijo de madera que dió los estigmas a Santa Catalina (del griego stigma: marca), es decir las llagas inflijidas a Cristo durante la crucifixión.

El acontecimiento milagroso tuvo lugar en Pisa, donde la Santa fue en 1375, a petición del Papa Gregorio XI, con la misión de convencer el Gobierno de la ciudad de no unirse a la liga antipapista. En la Legenda Major, Raimondo da Capua narra que el 1 de Abril de 1375, mientras Catalina estaba en oración arrodillada en la iglesia de Santa Cristina, vió descender del crucifijo delante de ella, cinco rayos de color rojo sangre directos a sus manos, a los pies y al corazón. Ella pidió a Dios que los estigmas fuesen invisibles y, antes que los rayos la alcanzasen, cambiaron de color y se trasformaron en luz resplandeciente. Quedaron visibles sólo para la Santa durante toda su vida, hasta que aparecieron milagrosamente al momento de su muerte. La validez de los estigmas de Catalina fue reconocida uficialmente en 1623 por Urbano VIII, después de una controversia durada unos dos siglos.

Como para San Francisco, que ha sido el primer Santo en recibir los estigmas, también para Catalina el episodio marcó la cumbre de su camino espiritual y representó la identificación con Jesucristo: Catalina llegó a ser en todo conforme al Señor . . .