La chiesa dell'Annunziata, la cui storia è strettamente legata a quella dello scomparso ospedale di Pammatone fu costruita con l'annesso convento, a partire dal 1488 dai Minori francescani, che la officiarono fino al 1538, quando ad essi subentrarono i Cappuccini, ancora oggi presenti nella chiesa, che prestarono assistenza spirituale ai malati nell'adiacente ospedale di Pammatone fino alla sua chiusura negli anni venti del Novecento. I cappuccini si alternarono nel tempo con altre congregazioni (Gesuiti dal 1566 al 1578, Camilliani dal 1607 al 1719 ed ancora dal 1735 al 1777 e per periodi più brevi i "preti riformati di Tortona" e gli Agostiniani) facendovi ritorno definitivamente nel 1838.

Dal sagrato si accede alla chiesa attraverso un doppio portale in marmo di fattura rinascimentale con lesene con testine di frati e capitelli decorati con foglie d'acanto, opera di Pier Antonio Piuma (1521). Il portale è sormontato da decori barocchi in gesso di Andrea Casaregis (1780) e da un ovale che incornicia il bassorilievo in stucco dell'Annunciazione, di Francesco Maria Schiaffino (1744).

L'interno ha tre navate sorrette da pilastri, costituiti dalle originarie colonne di marmo bianco e nero rivestite in laterizio. Lungo le navate laterali si aprono dieci cappelle, in origine tombe gentilizie delle famiglie che contribuirono alla costruzione ed al mantenimento del complesso. Nella volta un grande medaglione racchiude l'affresco di Giuseppe Passano (realizzato nel 1837, in occasione del centenario della canonizzazione della santa) raffigurante il Trionfo di S. Caterina, contornato da una serie di affreschi minori con figure di santi.

Per i numerosi artisti del XVI secolo che lavorarono alla sua decorazione la chiesa è stata definita "il grande cantiere del Cinquecento genovese". Tra questi Giovan Battista Castello, Luca Cambiaso, Lazzaro e Pantaleo Calvi, Andrea Semino. Oltre a questi la chiesa conserva opere di pittori e scultori di artisti dal XVII al XIX secolo.