Ταφικό παρεκκλήσι Αγίας Αικατερίνης
Πρόκειται για ένα μικρό, μονόχωρο ναΰδριο, εσωτερικών διαστάσεων μόλις 7,10 Χ3,20 μέτρα. Είναι κτισμένο στο ανατολικό τμήμα του Καλέ, καθώς κανείς ανεβαίνει από τις «Σαραϊόπορτες» προς το χώρο, όπου άλλοτε ορθώνονταν τα ανάκτορα. Παρόλη την ταπεινότητά του το κτίσμα εμφορείται από μία κομψή «εκλεκτικιστική» διάθεση και αντανακλά άμεσα τη λαμπρότητα του πολιτισμού της βασιλεύουσας των χρόνων των Παλαιολόγων.
Το κτίριο ήταν καμαροσκέπαστο με ενιαία δίρριχτη στέγη. Η πλίνθινη καμάρα πατούσε επάνω σε διαφραγματικά τόξα που κατέληγαν σε ημιπεσσούς [δηλαδή πεσσούς εφαπτόμενους στον τοίχο], που εν μέρει σώζονται σήμερα. Η δυτική είσοδος με το απλό λίθινο υπέρθυρο διατηρείται ακόμη ενώ η βόρεια είναι κτισμένη. Υπήρχε και νότια είσοδος η οποία φαίνεται στις φωτογραφίες που ο αρχαιολόγος Γ. Λαμπάκης τράβηξε το 1902 και που σήμερα δεν διακρίνεται καν, αφού ολόκληρη η πλευρά ξανακτίστηκε πρόσφατα. Το οδοντωτό γείσο και η στέγη που βλέπουμε σήμερα αποτελούν και αυτά πρόσφατες προσθήκες.
Στα ανατολικά δημιουργείται ένα μικρό ιερό βήμα με ρηχή κόγχη το οποίο κάποτε έφερε κτιστή Αγία Τράπεζα. Το ιερό χωριζόταν από τον κυρίως ναό με κτιστό τέμπλο τα ίχνη της βάσης του οποίου διακρίνονται λαξευμένα στο βράχο.
Η τοιχοποιία είναι με μικτή τεχνική κατευθείαν επάνω στο βράχο. Σε αυτήν εναλλάσσονται σειρές λίθων, τραχιά λαξευμένων και ζώνες πλίνθων οι οποίες εν μέρει ακολουθούν την τεχνική της υποχωρημένης πλίνθου η οποία εφαρμόστηκε ιδιαίτερα στην Κωνσταντινούπολη και τη Θράκη και τη συναντάμε και στα δύο σωζόμενα βυζαντινά παρεκκλήσια του Διδυμοτείχου. Η τεχνική αυτή συνίσταται στην οικοδόμηση με εμφανείς πλίνθους που εναλλάσσονται με υποχωρημένες ως προς την επιφάνεια στρώσεις, όπου χρησιμοποιούνται υλικά, όπως σπασμένο τούβλο και κεραμίδι και οι οποίες καλύπτονται με παχύ κονίαμα. Η ίδια μέθοδος χρησιμοποιείται σε μνημεία άλλων περιοχών που επηρεάστηκαν άμεσα από την Κωνσταντινούπολη, όπως τη Χίου και της Μεσημβρίας στον Εύξεινο Πόντο.
Τέσσερα τυφλά αψιδώματα κοσμούν το βόρειο τοίχο και δύο κόγχες το δυτικό και τον ανατολικό. Τα αψιδώματα ορίζονται με διπλά πλίνθινα τόξα. Από αυτά το υποχωρημένο εσωτερικό τόξο είναι απλό, ενώ το εξωτερικό διαπλάθεται με την κωνσταντινουπολίτικη τεχνική που χρησιμοποιεί την υποχωρημένη πλίνθο, με εγκάρσια μονή πλίνθο που «κλείνει» το τόξο και φιαλοστόμια που οριοθετούν με εγκάρσια μονή πλίνθο που «κλείνει» το τόξο και φιαλοστόμια που οριοθετούν τα εξωρράχα. Τα φιαλόστόμια είναι επιμήκη πήλινα σώματα που μπήγονται στο κονίαμα των τοίχων αφήνοντας ορατό κυκλικό η τριφυλλόσχημο, εφυαλωμένο ή όχι στόμιο για διακοσμητικούς και μόνο λόγους και φυσικά καμία απολύτως σχέση δεν έχουν με ακουστική. Παράλληλα χρησιμοποιούνται και κάποια διακοσμητικά μοτίβα, όπως ψαροκόκαλο και ακτινωτή διάταξη πλίνθων.
Από την εντοίχια διακόσμηση σώζονται ελάχιστα λείψανα τοιχογραφιών στα κατώτερα τμήματα του ιερού με γαλάζια θέματα επάνω σε λευκό κάμπο.
Στις αρχές του αιώνα σωζόταν ο δυτικός, ο βόρειος και το χαμηλότερο τμήμα από το νότιο και ανατολικό τοίχο. Οι δύο αυτοί τοίχοι ξανακτίστηκαν το 1910 με πρωτοβουλία και δαπάνη του Συλλόγου Κυριών Διδυμοτείχου. Ακόμη τοποθετήθηκε στέγη στο ανατολικό τμήμα του παρεκκλησίου και κτίστηκε μεσότοιχος αφήνοντας ακάλυπτο το δυτικό τμήμα το οποίο πλέον λειτουργούσε ως μικρό προαύλιο με δενδρύλλια. Τότε το ναΰδριο γιόρταζε την 7η Ιουλίου, ημέρα της Αγίας Κυριακής, παρά το γεγονός ότι ετιμάτο κατά παράδοση επ’ ονόματι της Αγίας Αικατερίνης.
Η σημερινή μορφή οφείλεται στην τελική αποκατάσταση του 1990 η οποία επιδίωξε να τονίσει το παλαιό βυζαντινό μέρος, ώστε να μπορεί ο επισκέπτης να το ξεχωρίζει από τις νεότερες επισκευές.
Όταν το 1930 κατασκευαζόταν το Υδραγωγείο αμέσως επάνω από το ναΰδριο είχαν βρεθεί στην αυλή της Αγίας Αικατερίνης λαξευμένοι τάφοι με λείψανα υψηλόσωμων ανθρώπων, όπως και κάποιες παιδικές ταφές. Πρόσφατες ανασκαφές των ετών 1987-1989 έδωσαν ένα μεγάλο αριθμό ταφών. Εντυπωσιακές και πάλι ήταν οι μεγάλες διαστάσεις των σκελετών. Σε έναν από τους τάφους όταν σηκώθηκε η λίθινη ταφόπλακα αποκαλύφθηκε ότι είχε εγχάρακτη απειλητική επιγραφή κάποιου μοναχού Διονυσίου επί Μανουήλ Α΄ Κομνηνού, κατά το έτος 1173.
Η Αγία Αικατερίνη χρονολογείται λίγο πριν από τα μέσα του 14ου αιώνα. Πιθανότατα αποτελούσε το ταφικό παρεκκλήσι κάποιας οικογένειας ευγενών, ίσως δυτικοευρωπαϊκής καταγωγής. Άγνωστη παραμένει η σχέση του ναϋδρίου με τα γειτονικά του ανάκτορα.