En agosto de 1500, Juana de Aragón, esposa del difunto Fernando I, rey de Nápoles, acudió en procesión a rendir homenaje al simulacro de la Virgen de la Cadena, por lo que es plausible que este acontecimiento impulsara la construcción de un templo adecuado a la sacralidad de la imagen. Es probable que se trate de un proyecto concebido por Matteo Carnilivari, uno de los más grandes maestros del siglo XV en Sicilia, conocido por la construcción del cercano Palacio Abatellis y otros lugares, pero el maestro llamado a realizar la obra fue Antonio Belguardo. El nombre de "Madonna della Catena" está ligado a una leyenda que habla de una cadena, colocada allí para cerrar el puerto de La Cala y a la que se ataba a los prisioneros, que fue desatada por el sol por la Virgen de las Gracias, a la que los condenados pedían ayuda, y que entonces recibió ese nombre. La plaza sobre la que se construyó la iglesia se llama "Piazzetta delle Dogane", porque aquí se encontraba originalmente una de las cinco puertas que se abrían a lo largo de las murallas de la Cala, situada cerca de la estructura religiosa y abierta alrededor de 1570 para permitir la entrada de mercancías desde el mar y así pagar los impuestos, de ahí el término "aduana", también en este punto en 1750 se erigió la estatua de Felipe V por el arquitecto Paolo Amato. Sin embargo, hoy en día, tanto la puerta como el monumento ya no existen desde 1848, tras la revolución antiborbónica. La iglesia llama la atención desde el exterior, con un pórtico tripartito con arcos rebajados en la fachada que recuerda mucho a la catedral de Cefalú y otro en el lado sur que recuerda a la catedral de Palermo, una amplia escalera que originalmente tenía dos tramos, ventanas con parteluz en los laterales y, por último, los tres portales de entrada, obra de Giacomo y Vincenzo Gagini, que también realizaron los capiteles y las columnas. El interior consta de una nave y dos laterales, jalonadas por macizas columnas que se prolongan hacia el techo rebajado en forma de cruz con pilares rectangulares; la idea es la de una iglesia columnaria con columnas desnudas y caracterizada por mármoles de diferentes tonalidades que recuerdan no sólo gran parte del estilo románico local, sino también una estética contemporánea importada de las pinturas flamencas. El crucero elevado y bipartito recuerda a las basílicas de la época normanda, mientras que el tiburón tiene una bóveda en forma de estrella. Por sus especiales características arquitectónicas, la Chiesa della Catena inspiró otros edificios de principios del siglo XVI en Palermo. También puede considerarse una especie de tesoro de obras de Gagini, ya que contiene bajorrelieves y estatuas de mármol del siglo XVI que representan la "Natividad y la Adoración de los Reyes Magos" de Vincenzo y Antonello Gagini, otras obras encargadas a Giacomo Gagini en 1540, y un relicario, originalmente en la iglesia de San Nicolò en el barrio de Kalsa, con la "Coronación de la Virgen". La disposición iconográfica tanto de las naves como de la contrafachada pertenece a Olivio Sozzi, uno de los principales pintores de Italia a principios del siglo XVIII, con la reproducción de la vida de Santa Brígida en el techo y en los laterales de la nave derecha, y a Pietro Novelli, autor de un cuadro de San Gaetano en la cuarta nave de la izquierda. La iglesia de Santa Maria della Catena se encuentra en la zona comprendida entre Corso Vittorio Emanuele y la Cala.
