La chiesa sorge sulla piccola piazza della Doganella, sopra un’alta gradinata. Costruita nei primi anni del Cinquecento - forse su progetto di Matteo Carnelivari - la Chiesa di Santa Maria della Catena è considerata un superbo esempio di stile gotico-catalano, con qualche influsso rinascimentale. La chiesa deve il suo nome alla lunga catena che - fissata alla sua parete esterna - chiudeva l’accesso all’antico porto di Palermo.
All’esterno si nota ancora il rivestimento originario in conci squadrati, e le primitive finestre con trafori nelle lunette laterali. L’edificio è preceduto da un portico con tre archi ribassati, sotto il quale stanno tre portali, con bassorilievi del Gagini. L'interno è a tre navate, con tre absidi. La navata centrale si caratterizza per le sue volte a costoloni, mentre le navate laterali hanno volte a botte. Numerose sono le decorazioni, soprattutto del Settecento: notevoli gli affreschi di Olivio Sozzi e due sarcofagi, uno antico ed uno del Cinquecento.