Храм святой великомученицы Екатерины в поселке Мурино был построен в 1786-1790 годах по проекту архитектора Николая Александровича Львова. Инициатором строительства выступил граф Александр Романович Воронцов, владелец мызы Мурино. Храм был возведен в память о рано умершей супруге его брата Семена Романовича Воронцова - Екатерине Алексеевне, урожденной Сенявиной, скончавшейся в 1784 году в Венеции.
17 января 1786 года граф Александр Воронцов обратился к митрополиту Новгородскому и Санкт-Петербургскому Гавриилу с прошением о строительстве церкви. Разрешение было получено, и в мае того же года состоялась закладка храма. Освящение состоялось 25 февраля 1790 года. Первоначально храм задумывался как усыпальница, но впоследствии стал приходской церковью.
Архитектурное решение храма относится к редкому типу "иже под колоколы" в стиле классицизма. Здание сочетает четыре вертикальных уровня: цокольный этаж с усыпальницей, основной объем церкви, ярус звона и деревянную ротонду с коринфской колоннадой. Полукруглый иконостас был украшен колоннами коринфского ордера. Предполагается, что образа для иконостаса создал художник Владимир Лукич Боровиковский.
В 1856 году была перестроена колокольня, а в 1914-1915 годах укреплены наружные стены. В храме находилась икона Божией Матери «Всех скорбящих Радость», ранее принадлежавшая царевне Наталье Алексеевне.
В советский период, 3 мая 1938 года, храм был закрыт. В 1940 году здание передано под клуб, в военные годы использовалось как наблюдательный пункт. После войны здесь размещались складские помещения. В 1968 году было принято решение о сносе здания, которое не было реализовано.
В 1988 году, в год 1000-летия Крещения Руси, храм был возвращен Русской Православной Церкви. 6 декабря того же года состоялось освящение восстановленного храма. В настоящее время храм является объектом культурного наследия регионального значения.
