Там она вела активную переписку, стараясь привлечь на сторону папы новых союзников. В конце июля 1378 г. её стараниями был подписан мирный договор папы Римского с Флоренцией. Желая поощрить усилия знаменитой горожанки, власти Сиены разрешили Екатерине Сиенской заложить монастырь в пригороде, в бывшем замке Белькаро. Весной 1377 г. монастырь во имя Богородицы, Царицы ангелов (лат. S. Maria Regina Angelorum), был открыт. Тогда же Екатерина Сиенская начала работу над трактатом «Dialogo della provvidenza, ovvero il Libro della divina dottrina» («Диалог о провидении, или Книга о Божественной доктрине»). По свидетельству современников, на протяжении нескольких лет она не ела ничего, кроме гостии. Екатерина Сиенская тяжело переживала ослабление монашеского начала в ордене доминиканцев и призывала вернуться к строгому соблюдению устава в доминиканских монастырях. Этот завет уже после её смерти исполнил ставший генералом доминиканского ордена Раймонд Капуанский, учредив обсерванции (монастыри строгого послушания). Зимой 1380 г. Екатерина Сиенская пережила сердечный приступ, её здоровье стало стремительно ухудшаться. После тяжёлой болезни она умерла в возрасте 33 лет. Через два дня её тело при огромном стечении народа было захоронено в доминиканской церкви Санта-Мария сопра Минерва в Риме, которая сразу стала центром почитания Екатерины Сиенской. Голова святой была отделена и послана в Сиену, где хранится в базилике Сан-Доменико. В Сиену был послан и палец Екатерины Сиенской, которым до настоящего времени благословляют Вооружённые Силы Италии. Частицы мощей Екатерины Сиенской почитаются и в других церквах и монастырях Италии. Комната, где она скончалась, также стала местом паломничества и впоследствии была превращена в капеллу. Сразу после смерти Екатерина Сиенская стала почитаться как святая; во многих доминиканских монастырях её память отмечалась 29 апреля, в день её смерти. Начать процесс канонизации Екатерины Сиенской собирались папы Урбан VI, Иннокентий VII и Григорий XII. В начале XV в. в Венеции по инициативе епископа Кастелло Франческо Бембо стали собирать документы, необходимые для её канонизации. К тому времени большинство её учеников были ещё живы, их свидетельства вошли в сборник документов процесса (Processus contestationum super sanctitate et doctrina S. Catharinae de Senis). 29 июня 1461 г. папа Римский Пий II подписал акт о канонизации Екатерины Сиенской и установил днём памяти первое воскресенье мая. В 1630 г. папа Урбан VIII переместил день памяти Екатерины Сиенской на 30 апреля (только в Сиене память католической святой отмечается в день её смерти). В 1727 г. папа Бенедикт XIII установил литургический праздник получения Екатериной Сиенской стигматов на 1 апреля. В 1866 г. папа Пий IX провозгласил её наряду с апостолами Петром и Павлом св. покровительницей Рима, папа Пий XII в 1939 г. – покровительницей Италии вместе с католическим святым Франциском Ассизским.