Edificada no início do século XIX no local onde estava a Ermida de Santa Cruz do século XV. O altar-mor apresenta um grande frontal de prata, representativo da primeira celebração religiosa que teve lugar após a chegada dos primeiros povoadores à ilha. Possui um presépio de barro atribuído a Machado de Castro, notório escultor português. Na Capela de Nossa Senhora de Fátima, encontram-se sepultados Josse Van Huertere, primeiro capitão donatário da ilha, e sua esposa. Ao fundo da igreja, está o túmulo de Martin Behaim, criador do globo terrestre, o qual foi concebido ao longo dos mais de 10 anos de vivência do cosmógrafo, na Horta.
