Katerini wurde wahrscheinlich erst in der Zeit, als das Gebiet zum Osmanischen Reich gehörte (etwa Mitte des 15. bis Anfang des 19. Jahrhunderts), gegründet. Namensgeberin ist vermutlich die Heilige Katharina von Alexandrien, der eine kleine Kapelle unweit des ursprünglichen Siedlungskerns geweiht war. In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts zählte Katerini etwa 4.000 bis 5.000 Einwohner. Die Stadt wurde am 16. Oktober 1912 im Zuge des Ersten Balkankriegs von der osmanischen Herrschaft befreit und Griechenland zugeschlagen. Danach war Katerini bis 1949 Hauptstadt eines Landkreises der Präfektur Thessaloniki und seit 1950 die Hauptstadt der damals neu gegründeten Präfektur Pieria, die bis 2010 bestand. Die Gemeinde entstand in ihrer heutigen Form 2010 aus dem Zusammenschluss von sechs Gemeinden, die seither als Gemeindebezirke weiter existieren. Die Entfernung zur zweitgrößten Stadt Griechenlands Thessaloniki beträgt knapp 70 km, was für die Entwicklung der Stadt in den letzten Jahren von großer Bedeutung war.