Der Name des Katzenturms steht wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Ernennung des Grafen von Katzenelnbogen zum Edelbürger der Stadt Oberwesel, der in der Nähe des Turmes einen Hof besaß. Da der Katzenturm in der dritten Bauphase der Stadtmauer errichtet wurde, liegt die Erbauungszeit in der ersten Hälfte des 14. Jahrhunderts. Rheinseitig wurde die Stadtbefestigung der nördlichen Vorstadt durch zwei Rundtürme, den Katzenturm sowie den größeren Ochsenturm, gesichert. Der Katzenturm wurde erst nachträglich in der ersten Hälfte des 14. Jahrhunderts auf die Stadtmauer gesetzt, sodass er rheinseitig vor die Flucht der Mauer hervortritt.
Ursprünglich gab es an dieser Stelle lediglich eine halbkreisförmige Ausbuchtung in der Mauer. Dies ist der Grund, warum das Untergeschoss des Katzenturms zum Rhein hin halbkreisförmig außerhalb der Mauer steht. Zur Stadt gewandt, wurde der Turm auf der Höhe des Wehrgangs auf den herausstehenden Kragsteinen (aus der Wand herausragender und tragender Vorsprung) angebracht, sodass die parallel zur Stadtmauer verlaufende Straße freiblieb. 
Der Wehrgang führte mitten durch den Turm hindurch. Durch eine sich im Inneren befindende Treppe gelangten die Wächter auf eine Verteidigungsplattform, von der aus sie Ausschau hielten. 
Im Obergeschoss bildet der Rundturm ein Achteck aus, auf dem einst ein Spitzkegeldach angebracht war. Um den Turm vor Bombardenbeschuss (kurzkalibrige Kanonen mit kurzem Lauf) zu schützen, wurde im obersten Geschoss ein Gewölbe angebracht. 

In den 1860er Jahren verkaufte der Stadtrat von Oberwesel einige Türme. So wurde auch der Katzenturm 1862 für 26 Taler an den französischen Botschafter in Berlin (Graf de Reiset) verkauft. Darüber hinaus kaufte er den 21,60 Meter oberhalb sowie 10,80 Meter unterhalb des Turmes angrenzenden Bereich der Stadtmauer. 
Den Turm baute er sich um, sodass darin Wohnräumlichkeiten entstanden, die bis heute genutzt werden. An der Südseite des Turmes lässt sich zudem ein Anbau aus Backsteinen ausmachen, der eine Terrasse bildet. Dies setzt sich bis zum Durchbruch des Bahndamms fort. Zudem wurde 1945 ein Erker, der von volutenförmigen Konsolen (spiralförmige Ornamentik) getragen wird, mit gusseiserner Brüstung angebaut.

(Kira Bublies, Universität Koblenz-Landau, 2016)