La chiesa dedicata a santa Barbara sorge nel centro storico di Olzai, ai piedi del monte che domina il paese. Edificata nel XV secolo, fino al 1738 è sede parrocchiale e nel suo sagrato erano seppelliti i defunti.
L’edificio si imposta su grande aula trinavata suddivisa da archi a tutto sesto e ogivali in conci di trachite rosa; sulle navate laterali si affacciano una cappella per lato, mentre l’aula è conclusa da presbiterio sopraelevato. La navata centrale è voltata a botte, mentre le laterali presentano copertura lignea e il presbiterio volta a crociera costolonata.
Nel 1893 è edificata la cappella a sinistra coperta da cupola, che custodisce il simulacro della Madonna col Bambino; mentre la cappella a destra risale al Settecento e conserva il Cristo deposto del XVIII secolo usato il venerdì Santo per ”s’iscravamentu”, sacra rappresentazione della deposizione di Cristo. L’altare maggiore conserva il Retablo della pestilenza, realizzato nel XVI secolo dal Maestro di Olzai, il quale, secondo la tradizione, è il risultato dell’adempimento di un voto della comunità in occasione di un’epidemia di peste.
La facciata a capanna nasconde l’antico terminale curvilineo ed è divisa in tre specchi da contrafforti; nello specchio centrale, anticipato da piccola scalinata, si aprono il portale a tutto sesto in conci di trachite rosa e luce quadrangolare. Sul lato sinistro del prospetto è addossato il campanile a vela in cui suonano due campane datate al 1828 raffiguranti il Crocifisso e la Madonna col Bambino.
