Il dipinto rientra nella tipologia delle “sacre conversazioni” di formato orizzontale con la Madonna e i santi in primo piano e sullo sfondo un paesaggio: uno dei soggetti più amati e diffusi nel Cinquecento veneto, prediletti soprattutto dalla committenza privata. 

Le figure, in assenza di una struttura architettonica che le inquadri, acquistano grande naturalezza. In seguito alla morte di Palma, il dipinto fu portato a termine da Tiziano, come confermato da studi effettuati in occasione del recente restauro. Egli avrebbe realizzato la testa e il manto di Santa Caterina, e il paesaggio nel fondo. Analisi riflettografiche e radiografiche rivelano altresì alcune varianti apportate da Palma in una prima stesura della composizione: due figure maschili sotto al San Giovanni, forse due donatori, e il viso del bambino rivolto verso di loro. Al posto del paesaggio collinoso era stata prevista una quinta architettonica.