En août 1500, Jeanne d'Aragon, épouse de feu Ferdinand Ier, roi de Naples, vint en procession rendre hommage au simulacre de la Madone de la Chaîne, il est donc plausible que cet événement ait motivé la construction d'un temple adapté au caractère sacré de l'image. Il est probable qu'il s'agisse d'un projet conçu par Matteo Carnilivari, l'un des plus grands maîtres du XVe siècle en Sicile, connu pour la construction du Palazzo Abatellis voisin et d'autres endroits, mais le maître appelé à réaliser les travaux était Antonio Belguardo. Le nom de "Madonna della Catena" est lié à une légende qui raconte qu'une chaîne, placée à cet endroit pour fermer le port de La Cala et à laquelle étaient attachés les prisonniers, a été détachée par le soleil par la Vierge des Grâces, à qui les condamnés demandaient de l'aide, et a ensuite été nommée pour cette raison. La place sur laquelle l'église a été construite est appelée "Piazzetta delle Dogane", parce qu'ici était situé à l'origine l'une des cinq portes qui s'ouvraient le long des murs de la Cala placé près de la structure religieuse et ouvert vers 1570 pour permettre l'entrée des marchandises de la mer et donc de payer des impôts, d'où le terme "douane", toujours à ce point en 1750 a été érigé la statue de Philippe V par l'architecte Paolo Amato. Aujourd'hui, cependant, la porte et le monument n'existent plus depuis 1848, suite à la révolution anti-Bourbon. L'église est frappante de l'extérieur, avec un portique tripartite avec des arcs surbaissés sur la façade qui rappelle beaucoup la cathédrale de Cefalù et un autre sur le côté sud qui rappelle la cathédrale de Palerme, un large escalier qui avait à l'origine deux étages, des fenêtres à meneaux sur les côtés et enfin les trois portails d'entrée réalisés par Giacomo et Vincenzo Gagini, qui ont également fait les chapiteaux et les colonnes. L'intérieur est composé d'une nef et de deux nefs latérales, ponctuées de colonnes massives qui se poursuivent vers le toit abaissé en forme de croix avec des piliers rectangulaires. L'idée est celle d'une église à colonnes nues, caractérisée par des marbres de différentes nuances qui rappellent non seulement une grande partie du style roman local, mais aussi une esthétique contemporaine importée des peintures flamandes. Le transept surélevé et bipartite rappelle les basiliques de l'époque normande, tandis que le tiburium présente une voûte en étoile. En raison de ses caractéristiques architecturales particulières, la Chiesa della Catena a inspiré d'autres bâtiments du début du XVIe siècle à Palerme. Il peut également être considéré comme une sorte de trésor des œuvres de Gagini, car il contient des bas-reliefs et des statues en marbre du XVIe siècle représentant la "Nativité et l'Adoration des Mages" de Vincenzo et Antonello Gagini, d'autres œuvres commandées à Giacomo Gagini en 1540, et une châsse, à l'origine dans l'église de San Nicolò dans le quartier de Kalsa, avec le "Couronnement de la Vierge". La disposition iconographique des nefs et de la contre-façade est due à Olivio Sozzi, l'un des principaux peintres italiens du début du XVIIIe siècle, avec la reproduction de la vie de Sainte Brigida au plafond et sur les côtés de la nef droite, et à Pietro Novelli, auteur d'un tableau de Saint Gaetano dans la quatrième travée de la nef gauche. L'église de Santa Maria della Catena est située dans la zone comprise entre le Corso Vittorio Emanuele et la Cala.