Elle est commandée afin de décorer le maître-autel de l'église Sainte-Catherine, édifiée au début du XVIIIe siècle après la destruction de l'ancienne église lors du bombardement de la ville de Liège en par les troupes françaises du général Louis François de Boufflers. Un siècle plus tard, la toile échappe de peu aux confiscations d'œuvres d'art pendant l'occupation française de la principauté de Liège, mais son état de conservation se dégrade progressivement durant les XIXe et XXe siècles jusqu'à ce qu'elle se déchire en 2018. Elle est restaurée de 2019 à 2022 et finalement remise en place en .
Le tableau, suivant la légende de sainte Catherine, « vierge d’Alexandrie convertie au christianisme », représente le moment où celle-ci est sur le point d'être martyrisée lorsque « l’ange divin foudroie les roues qui devaient déchiqueter son corps » et que « les bourreaux sont décimés devant des assistants en effroi ». Il s'agit d'une œuvre de maturité de l'artiste, qui, comme l'observe l'historien de l'art Pierre-Yves Kairis, « se ressent encore de l’Italie ». En effet, Plumier, qui a voyagé à Rome dans sa jeunesse, est âgé de 55 ans lorsqu'il réalise cette toile en 1726. La peinture est reconnue par les différents critiques et commentateurs des XIXe, XXe et XXIe siècles comme « l'œuvre la plus importante que nous connaissions du peintre » et l'un « des chefs-d’œuvre de l’école liégeoise ».
Le Songe de Tartini par Louis-Léopold Boilly (1824).Selon Giuseppe Tartini, sa Sonate pour violon en sol mineur — bien qu’elle fût « la meilleure qu’[il eût] jamais faite » — était très « au-dessous » de l’originale, que le diable avait interprétée pour lui au cours d’un songe(gravure).
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