«От лужского городничего надворного советника Гепнера в Лужскую нижнюю расправу сообщение. Сего месяца 15 числа по высочайшему Ея императорского соизволения со сходственностью конфирмованного в прошлом 1778 году июня 16 дня новоучрежденного города Луги плана, заложена по освящении сего города соборная каменная церковь во имя Святыя Великомученицы Екатерины и сей праздник праздноваться будет ноября 24 дня в день тезоименитства Ея Величества Благоверной государыни Императрицы Екатерины Алексеевны самодержицы всероссийской, и при заложении вышереченной церкви произведено было молебствие храма Святые Екатерины, потом водосвятие со окроплением святою водою всех предстоящих народ и фундамента и по окроплении с прочтением на заложение храма молитв и сложено под фундамент три плиты на коих насечен животворящий крест и по положению оных где должно быть жертвеннику поставлено…
Оное торжество произведено было Иоанно-Богословского Череменецкого монастыря строителем иеромонахом Николаем, священником церкви Николая Чудотворца выставки Вревки Тихоном Борисовым, церкви Рождества Пресвятой Богородицы выставки Смешино Савою Александровым, на реченном торжестве были лугский господин городничий надворный советник Александр Гепнер, лугский капитан-исправник коллежский асессор Николай Елагин, лугского нижнего земского суда титулярный советник Федор Назимов и прочее благородное общество… и для того определенно во все здешние присутственные места для сведения сообщить, о чем оной нижней расправе и сообщает мая 26 дня 1784 года городничий Александр Гепнер».
Итак, лужскую соборную Екатерининскую церковь торжественно заложили 15 (26) мая 1784 г. Одной ее тайной стало меньше. Освящение законченного строительством храма могло быть приурочено к дню тезоименитства Екатерины II и произойти 24 ноября (5 декабря) 1786 г., при митрополите С.-Петербургском и Новгородском Гаврииле (Петрове) и лужском городничим капитане Рейнере, который был третьим из лужских городничих после А. Ф. Гепнера и временно исполнявшего эту должность с 1784 г. капитана Михаила Кишкина.
Согласно исповедальным росписям, начальный причт Екатерининской церкви состоял из переведенного сюда из вревской Никольской церкви 36-летнего священника Тихона Борисова и дьячка Василия Антонова 34 лет.
Однопрестольная Екатерининская церковь представляла собой скромную каменную постройку, действительно напоминавшую протестантскую кирку, что, возможно, и дало повод считать ее проект изначально разработанным для г. Ямбурга. Внешне церковь мало соответствовала своему положению в структуре городского центра. Расположенная на высоком берегу реки, на центральной площади города, она должна была бы обладать выразительным силуэтом и возноситься над городской застройкой, доминируя в окружающем пространстве. Однако о ней этого не скажешь. У церкви не было даже скромной колоколенки. Лишь к 1841 г. произошло оформление ее западного фасада классическим четырехколонным портиком с возведением над ним небольшой колокольни. Возможно, усиление несущей способности западной стены в связи с устройством колокольни и могло стать причиной пристройки к ней тяжеловесного портика с массивными утолщающимися книзу колоннами.
Храм окружили четырехугольной оградой с каменными столбами. Как выглядела церковь к середине XIX в., показано на чертежах, выполненных архитектором В. Болотовым в 1853 г., и на рисунке с видом г. Луги после опустошительного пожара, случившегося 27 июля (8 августа) 1858 г.
Уже к середине XIX в. остро встал вопрос о реконструкции Екатерининской церкви. Население города увеличилось, и возникла очевидная необходимость в расширении храма. Прихожане подали прошение в С.-Петербургскую консисторию о дозволении им, «по тесноте существующего ныне здания собора, произвести пристройку к сему зданию двух приделов и постройку колокольни по представленному при сем прошении новому плану и фасаду». Проект и смету планируемой реконструкции церкви с пристройкой приделов, сносом старой и постройкой новой колокольни составил академик архитектор Василий Андреевич Болотов (1833–1865).