I 1925 konverterer Sigrid Undset til katolicismen. Den katolske kirke som institution bliver for Sigrid Undset en garant for lov, sandhed og en fastholdelse af tradition i menneskers liv. Det bliver en handling, som sætter sit præg på den følgende del af hendes forfatterskab.
Hendes anden store middelalderroman om "Olav Audunssøn" beskriver et kompliceret og tildels ulykkeligt kærlighedsforhold mellem Olov og Ingun Steinfinsdatter. Det er en beretning om, hvordan følelser af skyld slider mennesker i stykker og ødelægger en sen lykke. Romanens dominerende tema er helt i overensstemmelse med en middelalderlig oplevelsesverden kampen mellem menneskets egen vilje og Guds vilje.
Mere lykkeligt end i samtidsromanerne "Gymnadenia" og "Den brændende busk", som er omvendelsesromaner folder Sigrid Undset sig ud som religiøs forfatter med helgenbiografien "Caterina af Siena", som blev udgivet efter hendes død.
Den gamle fortællende genre, som helgenbiografien er, får nyt liv med Sigrid Undsets store historiske indsigt og moderne bevidsthed om mirakler og undere.
Caterina bliver forstået med en indlevelse i samtiden. Den sene middelalders og den tidlige renæssances bystater. Den hellige Caterina fremstår i Sigrid Undsets udgave som en utopisk skikkelse. Trods sin fysiske svaghed er hun en magtfuld kvindelig politiker, der taler hjertets og troens sprog mod materialistisk beregning og politisk opportunisme. Også Caterina er som andre af Undsets historiske hovedpersoner en syntese af noget gammelt og af moderne forhåbninger og længsler.