Igreja com construção do século XIV com posteriores remodelações. O interior apresenta as paredes da nave revestidas de diversos painéis de azulejos azuis e brancos do século XVIII figurando cenas da vida de Nossa Senhora. Do edifício original nada resta hoje em dia, contudo desde pelo menos 1409 que a Nossa Senhora de Atalaia é objeto de veneração.
Em frente da igreja desenvolve-se uma ampla escadaria delimitada pelas casas dos círios, que também flanqueiam a igreja. No adro do santuário encontramos o cruzeiro principal - Cruzeiro Quinhentista- de arquitetura moderna que tem uma escultura da Pietá, protegida sob a sua cúpula. Este é o mais antigo, tendo sido mandado erigir em 1551, pela Confraria da Alfandega, como pagamento de promessa. Ainda hoje, os romeiros têm por hábito levar uma vela grossa de cera (círio) dando três voltas ao cruzeiro perpetuando os rituais antigos.
Do grupo de cruzeiros da Atalaia fazem ainda parte outros dois, colocados lateralmente ao santuário, respectivamente nas estradas para Pegões e Alcochete. São elementos posteriores ao primeiro, provavelmente do século XVII (um deles possui a inscrição de 1669) e testemunham o carinho com que os vários círios foram enriquecendo a aldeia de referentes religiosos, para lá das suas próprias casas de acolhimento, que rodeiam ainda o arraial.
O culto a Nossa Senhora da Atalaia tem origem numa lendária aparição da Virgem, no topo de uma aroeira e junto à fonte que, depois, se tornou santa. De acordo com a tradição a atual sacristia localiza-se onde teria sido a antiga ermida, a qual teria sido o primeiro edificio religioso em cujo altar se colocou uma imagem de Nossa Senhora. O culto a Nossa Senhora de Atalaia é um dos mais importantes da Península de Setúbal e tem o seu ponto alto no último domingo de Agosto onde se realizam as festas em honra da Padroeira, outrora denominadas de Festa Grande.
Durante a Festa Grande da Senhora da Atalaia, que se realiza em agosto, acorrem os Círios de localidades distintas, assim como milhares de peregrinos. Especial relevo, pela antiguidade, merece o Círio da Alfândega de Lisboa, que em 2007, celebrou 500 anos de peregrinação ao Santuário de Nossa Senhora da Atalaia. Em 1505, a peste que assolou a capital levou os oficiais aduaneiros a embarcarem rumo a Aldeia Galega e a dirigirem-se – em procissão - à Atalaia, rogando proteção. O bom sucesso, resultado da intervenção da Virgem, foi reconhecido com a fundação de uma confraria que anualmente passou a peregrinar até Nossa Senhora da Atalaia.
