Opis obrazu Mnogość postaci pozwoliła Cranachowi zaprezentować szereg portretów znamienitych osób, m.in. Fryderyka Mądrego, Jana Niezłomnego czy Hansa von Schwarzenberga. Postacie zostały przybrane w bogato zdobione stroje, zwłaszcza sylwetki świętych ukazanych na dwóch skrzydłach. O dworskim zamówieniu tryptyku świadczy pejzaż widoczny w środkowej kwaterze. Jak twierdzi Wolfgang Hütt: Tryptyk Męczeństwa św. Katarzyny jest pierwszym z serii ołtarzy, w którym zostali przedstawieni dwaj bracia: Fryderyk Mądry i Jana Niezłomny; pojawiają się oni jako postacie portretowane w towarzystwie wizerunków świętych lub jako fundatorzy, ukazani w półpostaci.
Tryptyk po otwarciu W kwaterze środkowej Cranach przedstawia scenę poświęconą martyrologii św. Katarzyny – Męczeństwo św. Katarzyny. Zajmuje ona centralną część kompozycji, ukazana została w pozycji klęczącej, z dłońmi złożonymi do modlitwy. Ubrana jest w wystawną, kosztowną szatę dworu saskiego. Na jej twarzy widoczny jest wyjątkowy spokój; czeka cierpliwie na cios kata. Ten stoi za nią i wydobywa miecz z pochwy.