Jedinečná stavba románské rotundy Panny Marie, později sv. Kateřiny je jedinou zcela dochovanou památkou přemyslovského hradu ve Znojmě, založeného na přelomu 11. a 12. století knížetem Konrádem I. a jeho synem Litoldem jako sídelní centrum údělného knížectví a hlavní pevnost na jižní hranici přemyslovské Moravy.
Rotunda sv. Kateřiny byla postavena na dominantním místě uprostřed nového hradu někdy krátce před rokem 1100. Osudy znojemské rotundy ovlivnily složité vztahy mezi členy dynastie Přemyslovců v 1. polovině 12. století. Vládnoucí český kníže Soběslav I. zprostředkoval Konrádovi II. Znojemskému za nevěstu Marii, dceru srbského vladaře Uroše, sestru uherské královny. Při této příležitosti došlo patrně roku 1134 k úpravě rotundy a k uvedení nového patrocinia sv. Kateřiny. Původně byla svatyně zasvěcena Zvěstování P. Marie, jak to dokládá také gotický latinský nápis, objevený při restaurování maleb v roce 1949 ak. mal. Františkem Fišerem. Konec rotundy jako královské kaple nastal v roce 1710, kdy císař Josef I. prodal celou přední část znojemského hradu městu Znojmu, které zde založilo právovárečný pivovar. V roce 1861 přešel pivovar do soukromých rukou (Maural), čímž byl pohnutý osud rotundy dovršen. Sloužila za skladiště dřeva, chlév pro vepře, pivnici s tančírnou a košíkářskou dílnu.
Teprve v 60. letech 19. století upozornil na význam rotundy sv. Kateřiny kustod tehdejšího Františkova muzea v Brně Mořic Trapp. Po delších průtazích, až v letech 1891–1893, obnovil malby vídeňský restaurátor Theofil Melicher. V roce 1938 v rotundě krátce restaurátorsky pracoval dr. Walliser z Vídně. Další restaurování tohoto vzácného výtvarného díla zajistil až po roce 1945 Státní ústav památkové péče a správce památky – Jihomoravské muzeum ve Znojmě. V létech 1945–1949 zde prováděl rozsáhlé restaurátorské práce ak. mal. František Fišer. Další etapu zahájil roku 1965 znojemský rodák ak. mal. Oldřich Míša a pokračovali v ní v létech 1969–1973 restaurátoři Pavel Lorek, Jaroslav Alt a Alois Martan. Oba posledně jmenovaní konzervovali malby v roce 1988.
Klimatické podmínky v rotundě jsou nepřetržitě sledovány systémem senzorů teploty, vlhkosti a světla. Na základě vyhodnocení naměřených hodnot je vstup do rotundy regulován. V případě deštivého počasí platí zákaz vstupu do objektu.
