Per ragioni stilistiche il dipinto è da collocarsi all'interno della cultura pittorica bresciana della metà del Cinquecento, capace di coniugare perfettamente gli elementi tipici del realismo lombardo con quelli del colorismo veneto. L'autore della tela risulta, infatti, indubbiamente debitore della lezione del Moretto, permettendo di circoscrivere l'attribuzione tra i suoi seguaci. In particolare l'opera trova stringenti affinità con la produzione di Luca Mombello, artista tra i più significativi nella bottega del maestro bresciano e, non a caso, scelto per portare a termine le opere che questi aveva lasciato incompiute alla sua morte, avvenuta nel 1554.

Il dipinto si può confrontare con quello di analogo soggetto in collezione privata, il Matrimonio mistico di Santa Caterina con Dio Padre e angeli (cfr. D. Dotti, scheda in Sacro al femminile. Opere degli allievi di Moretto, catalogo della mostra, a cura di D. Dotti, Cinisello Balsamo 2022, p. 70-71, n. 9). Sono però le preziose e ricche vesti di Santa Caterina e della Vergine, dalla perfetta resa mimetica dei tessuti, a offrire i confronti più validi, richiamando alla memoria i personaggi di alcune celebri prove pittoriche di Mombello: si guardi, per esempio, alle due figure allegoriche femminili presenti in primo piano nell'Incoronazione della Vergine dei Musei Civici di Brescia e, nella stessa opera, al velluto rosso della Vergine (inv. 695; cfr. M. Fiori, in Pinacoteca Tosio Martinengo, 2014, pp. 309-310, n. 162); oppure, alla veste minuziosamente ricamata che indossa la santa protagonista della Conversione della Maddalena in collezione privata (cfr. D. Dotti, ibidem, pp. 64-66).