Secondo lo storico greco Plutarco, il suo nome deriva da Katane (cioè grattugia), per l'associazione con le asperità del territorio lavico su cui sorge.

In epoca storica, è stata distrutta ben sette volte da eruzioni vulcaniche e da terremoti. Fra questi ultimi, i più catastrofici sono stati quelli del 1169 e del 1693.

Il suo centro storico è stato dichiarato Patrimonio dell'Umanità, assieme agli altri sette comuni del Val di Noto, nel 2002.

Catania sorge sulla costa orientale dell'isola, ai piedi del vulcano Etna e a metà strada tra le città di Messina e Siracusa. Il suo territorio comprende anche una vasta fetta della piana di Catania. Si affaccia sul mare Ionio con il golfo che prende il suo nome.

Il territorio è prettamente pianeggiante. Il nucleo originario della città era situato su un colle che corrisponde più o meno all'odierna piazza Dante, dove sorge l'ex Monastero dei Benedettini. Per il resto, l'unico rilievo importante è la collina Santa Sofia, dove sorge la Cittadella Universitaria, al confine con Gravina.

Catania è attraversata da un fiume sotterraneo, l'Amenano. In passato, poco fuori le mura ad ovest, si poteva trovare il lago di Nicito, oggi coperto dalla colata lavica del 1669, la quale ha profondamente mutato l'aspetto del territorio circostante. La costa è rocciosa a nord del porto (la Scogliera, con la famosa spiaggia di San Giovanni li Cuti) e sabbiosa a sud (la Plaia).

Catania era originariamente un insediamento siculo, rifondato nel 729 a.C. da coloni greci calcidesi guidati da Tucle. Dopo la dominazione siracusana, è stata conquistata dai romani nel 263 a.C.. Alla caduta dell'Impero romano ha seguìto le sorti della Sicilia, venendo conquistata prima dagli ostrogoti, poi dagli arabi, dai normanni, dagli svevi e dagli angioini.

Nel 1282 passò agli aragonesi e con re Martino I di Sicilia Catania divenne capitale del Regno di Sicilia dal 1402 al 1416. Passata sotto i domini spagnolo, piemontese e borbonico, nel 1860 Catania entrò a far parte del Regno d'Italia.