Το Ιερό Προσκύνημα βρίσκεται στην Παροικία, σε μικρή απόσταση από το λιμάνι της. Κατά τον Ορλάνδο, κτήτορες του ναού ήταν η Αγία Ελένη με το γιο της, τον Άγιο Κωνσταντίνο.

Την Εκατονταπυλιανή ανέλαβε να φτιάξει ο Ιγνάτιος, μαθητής του πρωτομάστορα της Αγιάς Σοφιάς της Πόλης, Ανθέμιου, σε σχέδιο σχεδόν πανομοιότυπο.

Η εκκλησία αποτελείται από συγκρότημα οικοδομημάτων, που περιλαμβάνει τον κύριο ναό σε σχήμα σταυρού με κιονοστοιχίες και γυναικωνίτη, έξι παρεκκλήσια (Αγ. Νικολάου, Αγ. Αναργύρων, Αγ. Φιλίππου, Αγ. Θεοδοσίας, Αγ. Δημητρίου και της Οσίας Θεοκτίστης, πολιούχου της Παροικίας), τον περίβολο με τα κελιά και το Σταυρικό Βαπτιστήριο, 4ου μ.Χ. αι. το καλύτερα διατηρημένο σε όλη την ορθόδοξη ανατολή. Στο Ιερό Βήμα του Ναού απαντώνται, το Κιβώριο, που είναι το μαρμάρινο επιστέγασμα της Αγίας Τράπεζας, που στηρίζεται σε 4 κολόνες της κλασικής περιόδου με κορινθιακά κιονόκρανα και το σύνθρονο, που είναι ένα μικρό αμφιθέατρο στο βάθος της κόγχης.

Στις 15 Αυγούστου, εορτάζεται η Κοίμηση της Θεοτόκου με μεγάλη κατάνυξη και θρησκευτικότητα, ενώ το απόγευμα ακολουθεί η Λιτανεία της Εικόνας στα σοκάκια της Παροικίας και στήνεται μεγάλο πανηγύρι.

Η Καταπολιανή είναι από τα σημαντικότερα χριστιανικά μνημεία των Κυκλάδων. Η ονομασία της προέρχεται πιθανώς από το τοπωνύμιο Κατάπολα (γνωστό και από άλλα νησιά του Αιγαίου), ενώ η λέξη Εκατονταπυλιανή, που συνδέεται με θρύλους για 100 πύλες, είναι μάλλον μια λόγια παραλλαγή του τοπωνυμίου. Η παράδοση συνδέει την ανέγερση του ναού της Παναγίας με την αγία Ελένη.

Είναι σταυροειδής βασιλική με κιονοστοιχίες που διαμορφώνουν κλίτη, και ήταν αρχικά ξυλόστεγη. Στα χρόνια του Ιουστινιανού (527-565) οι στέγες αντικαταστάθηκαν με καμάρες και ο φωταγωγός με τρούλλο. Το συγκρότημα συμπληρώνεται με νάρθηκα, βαπτιστήριο και το παρεκκλήσιο του Αγίου Νικολάου, του οποίου όλα σχεδόν τα αρχιτεκτονικά μέλη προέρχονται από αρχαία κτίσματα. Στα μεταβυζαντινά χρόνια προστέθηκαν ο ναός της Αγίας Θεοδοσίας (1619) στη βόρεια εξωτερική πλευρά του μεγάλου ναού, το παρεκκλήσιο του Αγίου Δημητρίου, το ανατολικό άκρο της νότιας στοάς και τα κελιά. Η χρησιμοποίηση αρχαίων αρχιτεκτονικών μελών στην οικοδόμηση χριστιανικών ναών είναι συνήθης πρακτική στη Xώρα. Υπολογίζεται ότι περισσότερα από 2.500 αρχαία αρχιτεκτονικά μέλη χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του ναού της Παναγίας, του βαπτιστηρίου και του παρεκκλησίου του Αγίου Νικολάου. Oι μαρμάρινες παραστάδες που υπάρχουν δεξιά και αριστερά της εισόδου του κυρίως ναού της Παναγίας προέρχονται από βωμό της κλασικής περιόδου, διακοσμημένο με τρίγλυφα, αφιερωμένο στον Δία Ελευθέριο, όπως δηλώνει επιγραφή χαραγμένη μεταξύ των τριγλύφων: ΖΕΥΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙOΣ.

Όλα τα τόξα επάνω από τις πεσοστοιχίες προέρχονται από τους αρχαϊκούς ναούς που υπήρχαν στη θέση Κάστρο, ενώ τα επιστύλια, τα οποία είναι εντοιχισμένα στον κυρίως ναό, προέρχονται από ναό της ελληνιστικής περιόδου. Κομμάτια από επιστύλια από τον ίδιο ναό (σαράντα τον αριθμό) χρησιμοποιήθηκαν ως οικοδομικό υλικό κατά την ανέγερση του βενετσιάνικου Κάστρου. Oι κίονες και οι βάσεις τους προέρχονται από οικοδομήματα της ελληνιστικής περιόδου, τα οποία υπέστησαν διάφορες μετατροπές και επεξεργασίες κατά τους βυζαντινούς χρόνους για να χρησιμοποιηθούν στη μεγάλη χριστιανική εκκλησία. Για την κατασκευή του τέμπλου χρησιμοποιήθηκαν ιωνικά κυμάτια από κτίρια κυρίως της κλασικής περιόδου. Στον ανατολικό τοίχο, δεξιά του τέμπλου, έχει εντοιχισθεί τμήμα μαρμάρινης επιγραφής Άρχοντος Χάρη Σέραπη, προερχόμενο κατά πάσα πιθανότητα από το Σεραπείο του νησιού. Η Αγία Τράπεζα είναι κατασκευασμένη από μεγάλο τμήμα αρχαϊκού κυματίου και τέσσερις σπονδύλους κιόνων των ελληνιστικών χρόνων.

Στο ναό του Αγίου Νικολάου έχουν εντοιχισθεί επτά δωρικά κιονόκρανα, καθώς και δύο τμήματα επιστυλίου από ναούς του τέλους της αρχαϊκής περιόδου. Μετά από μελέτες του καθηγητή Gruben ένα συγκρότημα αρχιτεκτονικών μελών που είχε χρησιμοποιηθεί στο βυζαντινό ναό θεωρήθηκε αρχαίας προέλευσης. Αποτελείται από κιονοστοιχία ιωνικού ρυθμού, η οποία σχημάτιζε τουλάχιστον δύο γωνίες και περιέβαλε έναν εσωτερικό χώρο. Η ταύτιση και άλλων αρχιτεκτονικών μελών, όπως δόμων, αψίδας και βωμού, οδήγησε στην υπόθεση ότι τα αρχιτεκτονικά μέλη ανήκαν σε ιερό της Εστίας και σε Πρυτανείο. Δύο επιγραφές που σχετίζονται με το ιερό της Εστίας ενισχύουν την άποψη αυτή.

Στο βαπτιστήριο εννέα τμήματα από αρχαία επιστύλια χρησιμοποιήθηκαν ως δοκοί επάνω από τους κίονες των πλάγιων κλιτών. Άλλα τμήματα είναι κτισμένα στη μεσαία είσοδο του βαπτιστηρίου, στο αίθριο και στο ναό του Αγίου Νικολάου. Στο δάπεδο του κεντρικού κλίτους του ναού της Παναγίας, μπροστά από το τέμπλο, σε βάθος 1,50 μ., σώζονται στη θέση τους δύο μεγάλοι ιωνικοί κίονες με τις βάσεις τους, οι οποίες θεμελιώθηκαν σε ψηφιδωτό του αρχαίου Γυμνασίου του 3ου αι. μ.X. Tμήμα του ψηφιδωτού αυτού με παραστάσεις άθλων του Hρακλή εκτίθεται στο αίθριο του Mουσείου. Γιάννος Κουράγιος, αρχαιολόγος της ΚΑ' Εφορίας Προϊστορικών και Κλασικών Αρχαιοτήτων Κυκλάδων