Teritorija ir izvietojusies Gaujavas zemienē, Gaujas senlejas nogāzē, upes labajā krastā.
Dabas pieminekli veido Gaujas senlejas nogāze ar vidējā devona Živetas stāva Gaujas svītas smilšakmeņu atsegumiem, kuros ir niša, kā arī neliela grava.
Tie ir samērā augsti un plaši atsegumi, kur atsegumu galvenās joslas garums ir 160 m, ārpus kuras ir vēl citi, mazāki atsegumi. Kraujas augstums ir līdz pat 50 m, bet atsevišķu atsegumu augstums sasniedz 15 m.
Klintīs var novērot bagātīgu Gaujas svītas iežiem raksturīgu tekstūru kompleksu, t. sk. labi izteiktas erozijas virsmas. Atsegumi ietilpst Gaujas posmā, kas ir izdalīts kā Gaujas svītas stratotipisko atsegumu posms.
Gaujas lejteces virzienā, dienvidrietumos no klinšu galvenās daļas, šīm klintīm piekļaujas neliela grava, kura tieši blakus blīvajām, grūti izskalojamajām klintīm sašaurinās līdz 3-5 m platumam. Savukārt, austrumos no klinšu galvenās daļas, tur, kur smilšakmeņu atsegumi nedaudz atvirzās no Gaujas, ir niša ar platumu 5 m, dziļumu 2 m, augstumu 1,5 m un tā ir aizaugusi ar zālēm.
Tālāk uz austrumiem gar upi, augšteces virzienā, atsegumi ir nepārtraukti, bet atrodas nelielā attālumā no krasta. Virzotie pa upi, tie atkal atklājas pašā upes krastā 1 m augstumā un smilšakmeņi ir nedaudz atsegti arī Gaujas gultnē.
Virs kraujas, kurā ir smilšakmeņu klintis, atrodas 20 x 20 m liels erozijas katls vai pazemes erozijas kriteni. Lejteces virzienā no klinšu galvenās daļas, pēc 100 m seko vēl viens, ļoti apsūnojis atsegums.
Gaujas svītas smilšakmeņi Katrīnas iezī ir līdzīgi citiem plaši izplatītajiem šīs svītas nogulumiem – tajos dominē muldveida slīpslāņojuma tekstūras, retāk vērojamas biezas slīpslāņotās sērijas. Katrīnas iezim ir raksturīgas Gaujas svītas smilšakmeņos sastopamās vairākas, labi izteiktas, subhorizontālas erozijas virsmas. Gaujas svītas smilšainie nogulumi ir veidojušies seklā baseinā, spēcīgu ūdens straumju ietekmē. Smilts uzkrājusies pa kanāliem migrējošās zemūdens grēdās, taču attīstījušās arī piegultnes sēres vai vidussēres. Sedimentācijas baseins tolaik, domājams, bijusi plūdmaiņu ietekmēta delta.
Dabas pieminekļa teritorijā izpaužas mūsdienu ģeoloģiskie procesi – Gaujas sānu erozija, kā arī tādi nogāžu procesi kā noslīdeņu un gravu iznesu konusu veidošanās.
Dabas pieminekļa teritorijā atrodas Eiropas Savienības aizsargājami biotopi: upju straujteces un dabiski upju posmi (3260) un veci vai dabiski boreāli meži (9010*).
Katrīnas iezis, ar smilšakmeņu oranžo krāsu, labi kontrastē ar Gaujas ūdens tumšo krāsu un bagātīgās augu valsts zaļo krāsu. Šis atsegums ir ļoti ainavisks un atrodas pašā Gaujas krastā.
