La parrocchiale sorge nella piazza principale di Villacidro, dove trovano affaccio altri due edifici di culto: la chiesa della Madonna del Rosario e quella intitolata alle Anime Purganti.
Nonostante l’esiguità documentale, la chiesa intitolata a S. Barbara risale probabilmente alla prima metà del XVI secolo. La sua costruzione in forme del gotico catalano può essere associata con la riedificazione del centro abitato, rimasto disabitato per lungo tempo.
Numerosi interventi sulla fabbrica hanno modificato le forme originarie avvicinandole al barocco, come testimoniano le cappelle aggiunte nel ‘600 alla navata, voltata a botte nello stesso periodo. Rimane invece come testimonianza delle forme gotico catalane la cappilla mayor con la sua volta a crociera stellare costolonata.
Nella liscia facciata in conci di arenaria e parzialmente intonacata, si apre l’ampio portale con timpano spezzato. Il coronamento del prospetto è ad arco a doppia inflessione e sul lato sinistro è addossato il campanile a canna quadrata, ultimato nel 1756.
L’interno presenta navata unica su cui si affacciano tre cappelle per lato comunicanti tra loro, coperte da cupolino. Il presbiterio leggermente rialzato ospita l’altare marmoreo policromo opera di Giovanni Battista e Domenico Spazzi.