W ramach przyjętego w 2007 projektu HafenCity przystąpiono do kompleksowej renowacji całego budynku kościoła. Renowacja objęła dach świątyni, wieżę, wnętrza, wymianę uszkodzonej murarki. Zaplanowano też rekonstrukcję zniszczonych w czasie ostatniej wojny organów, które w XVII wieku były uważane za najważniejsze w całym Hamburgu. Pierwsze organy pojawiły się w kościele św. Katarzyny już w XVI wieku. Wkrótce zastąpiły je nowe, zbudowane przez Hansa Stellwagena. Te z kolei przebudował i wyremontował w 1670 Johann Friederich Besser. Liczyły one wówczas łącznie 58 głosów podzielonych na 4 manuały i pedał i były prawdopodobnie największe na świecie. Grywał na nich i wysoko je cenił sam Johann Sebastian Bach, ilekroć był zapraszany do Hamburga (latem 1701 i jesienią 1720). Do dziś znany jest jego koncert organowy z 1720, dedykowany miastu a także związana z pobytem w Hamburgu Fantazja i Fuga g-moll.
Architektura Kościół św. Katarzyny reprezentuje typ trójnawowej, sześcioprzęsłowej gotyckiej pseudobazyliki z jednoprzęsłowym, poligonalnym prezbiterium z obejściem.
Wymiary świątyni: zewnętrzna długość włącznie z wieżą: 75,5 m, szerokość wewnętrzna: 28 m, wysokość nawy środkowej:ok. 26 m.