Igreja da Santíssima Trindade é o nome atribuído ao novo templo construído no Santuário de Fátima.
Toda a estrutura da igreja é suportada por duas grandes vigas de betão branco de 182,5 metros e é revestida a calcário branco, do mar, da região de Porto de Mós, numa alusão à cor predominante das aparições. Tem forma circular, com 18 metros de altura e 125 de diâmetro. Apresenta 12 portas laterais simétricas, de bronze, número dos Apóstolos e das tribos de Israel, entre outras referências bíblicas. A porta 13 é a porta principal, sendo alusiva aos dias treze das Aparições de Nossa Senhora, e é consagrada a Cristo, apresentando 8 metros de altura por 8 de largura. Esta porta é ladeada por 10 painéis superiores de bronze (os 10 mistérios do Rosário, da autoria do português Pedro Calapez) e 10 inferiores de vidro (do canadiano Kerry Joe Kelly).
A nave central da igreja situa-se no piso zero do edifício, com capacidade para 9000 lugares sentados e lugares reservados a deficientes. No altar-mor foi colocado um fragmento marmóreo, retirado do túmulo de São Pedro, oferecido pelo Papa João Paulo II ao Santuário de Fátima. No centro do altar será suspenso um grande crucifixo de bronze, de 7 metros de altura, da artista irlandesa Catherine Green.
