Regresando a la galería oriental del claustro se halla a continuación la capilla de Santa Catalina, levantada en 1316 por el obispo Gonzalo de Hinojosa y que fue sala capitular hasta 1586; su portada ojival tiene en su tímpano un relieve policromado que representa el Descendimiento y, en el dintel y las jambas, decoración de castillos y leones; se cubre con bóveda estrellada de ocho puntas cuyos nervios parten de pilares fasciculados rematados en encapitelados policromados en los que se representan escenas de caza y cortesanas; el pavimento y la cajonería son ya obra barroca, del primer tercio del siglo y del monje benedictino fray Pedro Martínez, a instancias del arzobispo Manuel de Navarrete; los muros están casi completamente cubiertos con los retratos de los obispos y arzobispos de Burgos, desde la época en la que la sede estuvo en Oca hasta nuestros días, siendo la mayor parte de estos retratos “inventados”, hasta 112, obra del vizcaíno Nicolás Antonio de la Cuadra, pintados entre 1712 y 1714 por encargo del obispo Navarrete y para sustituir con ellos una serie anterior en la que habían colaborado Diego de Leiva y Mateo Cerezo el Viejo.