Neposredno uz istočna vrata Dioklecijanove palače, nazvana Srebrenima, u antičko je vrijeme postojala crkva posvećena mučenici sv. Katarini Aleksandrijskoj. To potvrđuje i pronađeni pečatnjak samostana s likom te svetice. Godine 1245. dominikanci su uz nju izgradili svoj samostan. Danijel Farlati kaže da su dominikanci došli u Split za vrijeme Bele IV., kad je splitski nadbiskup bio Hugrin. Vijest o nazočnosti dominikanskih redovnika u Splitu donosi Toma Arhiđakon pa se sa sigurnošću može reći da su oni u Dioklecijanovu gradu od godine 1245. 

Crkva je bila jednobrodna, s apsidom na istoku, a glavnim ulazom na zapadu. S jugoistočne strane bio je samostan, koji je bio sastavljen od četiri krila koja su zatvarala samostansko dvorište s klaustrom s trijemom sastavljenim od pet polukružnih arkada. Uz crkvu je sagrađena kapela sv. Katarine koju je izradio majstor Andrija Aleši. Sakristija je bila sagrađena s južne strane crkvene apside. Prema dokumentaciji iz 1579. godine u crkvi je bilo sedam oltara. Glavni oltar bio je posvećen Sv. Mariji. Zbog opasnosti od Turaka samostan su venecijanske vlasti 1654. godine do temelja porušile kako bi utvrdile grad novim obrambenim sustavom. Kad je prestala turska opasnost dominikanci su 1666. godine zamolili mletački senat da im dozvoli sagraditi samostan i crkvu na starom mjestu. Iako se točno ne zna godina početka obnove crkve i samostana, brojni crteži, bakrorezi i grafike grada Splita na kojima je prikazan crkveno-samostanski sklop iz tog razdoblja, pomažu rekonstruirati njegov izgled Crkva je dovršena 1682. godine. Da bi opremili unutrašnjost crkve i izgradili oltare dominikanci su prodavali zemljište i nekretnine, srebrene svijećnjake i druge nekretnine. Tada su izrađeni bočni mramorni kipovi sv. Dominika i sv. Katarine na glavnom oltaru. Početkom XIX. st. crkva je bila u trošnom stanju i u crkvi se vrše građevinski radovi koji su trajali desetak godina. Popravljen je krov crkve i obložena pročelna fasada kamenim pločama. Izrađen je novi monumentalni oltar, koji je izradio splitski klesar Pavao Bilinić od bijelog mramora. Na glavni oltar prenesen je kip Majke Božje od Ružarija od bijelog mramora koji se prije nalazio u niši. Crkva i samostan sagrađeni su u baroknom slogu. Crkva je bila jednobrodna s glavnim ulazom na zapadnoj i četvrtastom apsidom na istočnoj strani. Uz sjevernu stranu bio je izgrađen zvonik u obliku zatvorene prizme. Samostanski kompleks sastojao se od tri povezana trakta: sjeverni prislonjen uz južni zid crkve, zapadni prema istočnom zidu Palače (Srebrenim vratima), a južni prema moru. Ulaz u samostansko dvorište bio je s istočne strane. 

U razdoblju od pada Mletačke Republike pa za vrijeme austrijske vladavine i francuske okupacije, a onda i austrijske vladavine od 1815. do 1918. samostan je često bio zaposjednut od vojničkih trupa. Godine 1931. izrađen je novi projekt crkve i samostana. Postojeća crkva se ne ruši, već joj se s obje strane dograđuje po jedna lađa od 6 m, a crkva se proširuje i iza glavnog oltara, prema istoku za 5 m. Uz crkvu podiže se novi zvonik visok 42 m. Južno od proširene crkve projektira se novi samostan, a od samostana prema istoku moderna stambena zgrada. Međutim, zbog financijskih poteškoća ni ovaj projekt nije u cijelosti realiziran. Prilikom tih proširenja srušen je stari barokni zvonik, a postojeća barokna crkva proširena je na sjeveru i jugu na jednu lađu, probijeni su zidovi na mjestima oltarskih niša i ostvarila se komunikacija sa sjevernim i južnim dodanim lađama. Postojeći oltari premješteni su u bočne crkve. Umjesto sjevernog samostanskog trakta izgrađena je južna crkvena lađa i novi samostanski trakt. Stara jednobrodna barokna crkva ostala je sačuvana unutar navedenih proširenja izvedenih od 1932. do 1934. godine. Projekt je tek djelomično ostvaren. Prilikom zračnog napada 1944. samostan je znatno oštećen. Južna strana bila je srušena, a kasnije od države i nacionalizirana. Tako je bilo sve do 1997. Kad je južni dio vraćen. Splitski nadbiskup Frane Franić 1967. godine dodjeljuje dominikancima Župu Gospe od Ružarija. U kontinuitetu, splitski Samostan sv. Katarine imao je od šest do deset redovnika. Najnovija obnova samostana započela je obnovom jednoga samostanskog krila u veljači 2005., a završila u listopadu 2005. Radovi na ostalom, većem dijelu samostana, počeli su u listopadu 2007. godine i završili u kolovozu 2009. godine. 

Redovnici ovog samostana bave se različitim pastoralnim i duhovnim djelatnostima: propovijedaju, ispovijedaju i poučavaju; drže župnu katehezu za sve dobi; rade s mladima, beskućnicima, siromasima i ovisnicima; vode zborove za različite dobi, snimaju pjesme i nastupaju; drže duhovne vježbe; priređuju koncerte i izložbe, a pojedina braća bave se i znanstvenim radom, pišu knjige i članke te ih publiciraju.