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Iniziata dunque nel 1590 circa, Barocci la consegna al committente Alessandro Barignani solamente nel 1606, dopo un lungo processo creativo, come si evince dalla lettera di accompagnamento dell'opera inviata il 5 novembre dallo stesso Barocci al pesarese.
A seguito delle requisizioni napoleoniche, l'opera lasciò la chiesa pesarese per raggiungere le sale del Louvre, dove rimase fino al 1820, quando entrò a far parte della collezione della Pinacoteca Vaticana. La pala è il modello, con alcune varianti, della Santa Caterina d'Alessandria tuttora nella chiesa di Santa Margherita a Cortona.
Il quadro è dominato dalla figura isolata della beata e il fedele non assiste alla visione, ma ne diventa partecipe attraverso l'estasi della donna. Il tema sacro é qui infatti rappresentato senza mostrare la visione di Dio Padre che parla alla giovane Michelina sul monte Calvario durante il suo viaggio in Terrasanta. L''ambientazione di questo notturno è però a Urbino, come si può notare dalla presenza del Palazzo Ducale nella parte destra dello sfondo.
La luce divina sul volto disteso e sulle mani, il turbinio della veste e le pennellate di colore ricche e pastose sui toni del grigio, marrone e blanco trasmettono la forza e la concitazione dell'esperienza interiore vissuta da Michelina. Uno squarcio di giallo irrompe nelle nubi, da cui fuoriescono tre testine di angioletti, 2 delle quali velocemente abbozzate, che assistono come spettatori privilegiati alla visione di Dio.
