Собор Рождества Пресвятой Богородицы – это наиболее значительное и монументальное произведение в храмовом ансамбле села, не имеющее аналогий среди одновременных ему памятников Нижегородской области.
Строительная история собора остается практически неизвестной: на сегодняшний день не установлены четкие хронологические рамки возведения храма и кто был инициатором его строительства.

Есть предположение что, собор в честь Рождества Пресвятой Богородицы был построен в первой четверти ХIХ века на средства жителей села Катунки по указу Императора Александра I.

В книге писателя и краеведа П.Б. Еремеева «Арзамасская муза» сообщается, что с 1805 года в течение двух лет известный арзамасский художник А.В. Ступин по заказу князя Грузинского расписывал храм в Катунках. В книге Еремеева храм не назван, сказано лишь, что в нем было выполнено девяносто живописных композиций на евангельские и библейские сюжеты. Такое количество фресок не могло разместиться в интерьерах другого катунского храма, кроме Рождественского, а раз так, то собор вполне может быть датирован началом XIX века.

Первые попытки реставрации собора начали предприниматься Нижегородской епархией еще в конце 1980-х-начале 1990-х годов. Наиболее активное восстановление памятника пришлось на 2000-е годы, когда инициаторами реставрации храма выступили архиепископ Нижегородский и Арзамасский Георгий и руководитель УФНС России по Нижегородской области Николай Федорович Поляков, сумевшие привлечь необходимые средства на спасение памятника.

Собор Рождества Пресвятой Богородицы относится к памятникам истории и культуры областного значения.

В соборе хранятся частицы мощей крестителя Иоанна, святителя Николая, целителя Пантелеймона, преподобного Серафима Саровского, а также частицы животворящего креста Господня и Маврийского дуба.

В 2009 году назад в Катунском храме в честь Рождества Пресвятой Богородицы архиепископом Нижегородским и Арзамасским Георгием был освящен престол в честь святых Петра и Февронии. Он стал единственным в Нижегородской области и одним из немногих в России, посвященных благоверным супругам. С этой идеей – посвятить муромским покровителям престол в Катунках – обратились в свое время к владыке ктитор собора Николай Федорович Поляков и известный писатель-краевед Александр Рябов. Ради этого посвящения из Мурома были привезены частицы мощей святых, к тому же в храме уже находилась подаренная икона с изображением святой четы. Вот так было положено начало новой нижегородской традиции.

А в 2010 году рядом с собором Рождества Пресвятой Богородицы был установлен памятник уроженцу села митрополиту Новгородскому Иову.