O templo que hoje vemos é, no essencial, o resultado das grandes intervenções realizadas durante o século XVIII, quer em termos arquitectónicos, quer decorativos. Com uma só nave abobada na cobertura, apresenta um profuso revestimento azulejar setecentista que retrata a vida da Virgem. Detém um púlpito em brecha da Arrábida no qual, sob a verga da porta de acesso ao mesmo se inscreve Palmela.
Na capela-mor destaca-se um magnífico retábulo joanino, em madeira exótica, atribuído ao século XVIII. Sob o nicho do retábulo do altar-mor, onde se encontra a imagem de Nossa Senhora, observa-se um grandioso conjunto escultórico em talha dourada, composto por dois anjos que suportam as armas nacionais coevas de D. João V (cuja coroa se encontra partida), bem como um medalhão com o monograma AM encimado por coroa, atributos da iconografia mariana.
A Igreja situa-se num local elevado, oferecendo uma bela panorâmica de toda a região circundante e do estuário do Tejo até Lisboa. Defronte da mesma estende-se um grande adro, seguido de uma ampla escadaria ladeada por casas de pequena escala.
Durante a Festa Grande da Senhora da Atalaia, que se realiza em Agosto, entre o último sábado e a segunda-feira seguinte, 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 protecção. 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.
A colecção de ex-votos, datando, os mais antigos, de Setecentos, integram o espaço museológico de arte sacra, testemunhando a intensa e secular devoção mariana.

Largo da Igreja – Atalaia
21 231 85 13 (Santuário)