Катана появилась в XV веке как следствие эволюции Тати (яп. 太刀) и использовалась с конца XIV века (ранний период Муромати) как традиционное оружие самурая, прежде всего в комбинации (Дайсё, яп. 大小. букв. «большой - малый») с коротким Вакидзаси (яп. 脇差, кит. 小刀Сёто, букв. «малый меч»). Катана во многом похожа на более ранний китайский меч Мяо дао. Но длинную японскую Катану легко узнать по линии закалки (Хамон, яп. 刃文), объясняющейся применением специальной техники ковки и закалки, а также рукояти (Цука, яп. 柄), обтянутой кожей ската и обвитой шелковой лентой. Для обтяжки также применялась обычная кожа. Резные рукояти из твердого дерева или слоновой кости встречаются только у декоративных и парадных мечей. Лезвие Катаны состоит как минимум из двух разных сортов стали: вязкого для основы (сердцевины) и твердого для режущей части. Оба компонента сначала очищались путем многократного сложения и сварки, прежде чем из них ковалось лезвие.

В узком смысле Катана — изогнутый (режущей частью наружу) полуторный меч с лезвием длиной в два или более Сяку (яп. 尺, 2 Сяку приблизительно равны 60,6 см) и рукоятью различной длины. Вес 750—1000 г. Если длина лезвия менее двух Сяку, то это Вакидзаси, если менее одного Сяку — кинжал (Танто, Айкути, Хамидаси). Ножны для всех трех видов мечей называются Сая; они делаются из дерева и покрываются лаком. Металлические ножны имеют только серийно изготовленные мечи XX века, однако и они оснащены деревянной подкладкой.