Vilniaus šventos kankinės Kotrynos cerkvė — stačiatikių cerkvė, pašventinta šventos kankinės Kotrynos garbei, pastatyta 1872 m. Žvėryno rajone Vilniaus generalgubernatoriaus Aleksandro Potapovo lėšomis jo žmonos Jekaterinos Potapovos atminimui. Cerkvė stovi Neries pakrantėje, netoli Vingio parko tilto, šalia S. Moniuškos ir Birutės gatvių sankryžos, S. Moniuškos g. 58 adresu.
Iš pradžių dabartinės cerkvės vietoje J. Potapovos pastangomis (iki santuokos — kunigaikštytė Obolenskaja; 1820–1871) buvo pastatyta nedidelė medinė naminė cerkvė, šalia generalgubernatoriaus vasaros rezidencijos Vilniaus priemiestyje Žvėryne (1868–1874 m.). Pamaldas vedė kunigas A. Bratanovskis iš Saratovo pulko, dislokuoto Vilniuje.
J. Potapova pasižymėjo labdaringa veikla, įkūrė labdaros draugiją „Geranoriškas skatikas“ („Доброхотная копейка“), rūpinosi sergančiais ligoninėje, tačiau 1871 m. užsikrėtė cholera ir mirė rugpjūčio 3 d. (15 d. pagal Grigaliaus kalendorių). Pagal testamentą kūnas buvo išvežtas į Peterburgą palaidojimui Obolenskių šeimos kape.
Sunkiai išgyvendamas mylimos žmonos netektį, A. Potapovas jos atminimui šalia medinės cerkvės nusprendė pastatyti akmeninę. Cerkvės statybai buvo skirtas 375 m² žemės sklypas. Pastato projekto architektas N. Čaginas pasiūlė išsaugoti buvusios cerkvės medinį karkasą ir aplink jos perimetrą pastatyti akmenines sienas.
Po metų, 1872 m. rugpjūčio 3 d. (15 d.), minint J. Potapovos mirties metines, naują baltojo akmens stačiatikių cerkvę pašventino Vilniaus arkivyskupas Makarijus (Bulgakovas) Jekaterinos šventos globėjos — Šv. kankinės Kotrynos garbei. Šoniniame fasade buvo įrengta memorialinė lenta J. Potapovos atminimui. Cerkvė buvo priskirta generalgubernatoriaus rūmų Šv. Aleksandro Nevskio cerkvei. 1874 m. A. Potapovas išvyko iš Vilniaus, tačiau pasirūpino cerkvės tolimesniu išlaikymu. Lėšų valdytoju buvo Aleksandro Nevskio cerkvės klebonas A. Gomolickis. Pamaldos cerkvėje vyko tik per šventosios Kotrynos minėjimo dienos šventę ir minint Potapovo šeimos narius.
Po Pirmojo pasaulinio karo Šv. Kotrynos cerkvė kurį laiką buvo N. Kalinkovos (Žvėryno savininko V. Martinsono dukters) naminė cerkvė. 1922 m. buvo perduota Vilniaus Dievo Motinos ikonos „Ženklas iš dangaus“ (kitaip — Znamenskaja) cerkvės parapijai. Po Lenkijos ortodoksų bažnyčios autokefalijos (1924 m.), visuomenės ir bažnyčios veikėjo V. Bogdanovičiaus pastangomis Šv. Kotrynos cerkvėje buvo įregistruota Rusijos stačiatikių bažnyčios religinė bendruomenė.
1925 m. Lenkijos valdžia uždraudė naudoti cerkvę. Tačiau Šv. Kotrynos parapija (vienintelė tarpukario Lenkijoje, nepraradusi kanoninio ryšio su Maskvos patriarchatu) ir toliau gyvavo, tačiau pamaldos vyko parapijiečių namuose. Šv. Kotrynos cerkvė buvo naudota Lenkijos stačiatikių bažnyčios pamaldoms Znamenskajos cerkvės remonto metu. Atėjus sovietų valdžiai (1940 m.) cerkvė buvo uždaryta. Po Antrojo pasaulinio karo pastate buvo įrengtas Lietuvos kino studijos sandėlis.
1990-ais pastatas buvo grąžintas Rusų stačiatikių bažnyčios Vilniaus ir Lietuvos stačiatikių vyskupijai. 2005 m. metropolitas Chrizostomas palaimino atlikti išorinius bažnyčios pastato remonto darbus. 2013 m. Arkivyskupo Inocento palaiminimu atlikta ir cerkvės vidaus renovacija.
2013 m. gruodžio 7 d., Šv. kankinės Kotrynos minimo dieną, įvyko pirmos pamaldos, kurioms vadovavo arkivyskupas Inocentas. Šiuo metu sekmadieniais ir per dideles šventes reguliariai vyksta Dieviškoji Liturgija. Cerkvės klebonu buvo paskirtas kunigas Aleksandr Mackevič.