Está ubicada en medio de una populosa barriada y rodeada de edificios, en una de las zonas altas de la ciudad, concretamente, en la confluencia de la Rúa Pino y Vía Norte. Pero su entorno no siempre ha sido como se observa en la actualidad. Se construyó en los años cincuenta del siglo veinte sobre unos terrenos cedidos por el concello de Vigo. En realidad, la parroquia de Fátima tuvo su origen en una pequeña capilla dedicada a San Cosme y San Damián, que pronto dejó de tener capacidad suficiente para los fieles que acudían a las celebraciones religiosas dedicadas a la Virgen de Fátima, luego de proclamarla parroquia en el año 1948. El arquitecto Antonio Cominges, también autor de la iglesia de La Soledad y del Carmen, fue el autor del proyecto del templo. El esfuerzo de su primer párroco, José Otero, tuvo su recompensa y el Santuario de Nuestra Señora de Fátima de Vigo se inauguró en el año 1959, convirtiéndose en la mayor iglesia de la ciudad. Con el transcurso de los años fue quedando rodeada de calles y altos edificios y es una de las iglesias más frecuentadas, sobre todo, el día de la celebración de la Virgen de Fátima. Sin embargo, dentro de esa historia existe un pasaje oscuro y amargo que muchos vigueses todavía recuerdan. En cierta ocasión, los ladrones profanaron el templo y robaron los cálices consagrados que contenían las Sagradas Formas. La reacción popular no se hizo esperar y, además de las pesquisas policiales, comenzó un conjunto de actos y concentraciones en desagravio por los actos sacrílegos. Los colegios religiosos llevaban a todos sus alumnos para acudir a las celebraciones de misas y rezos solemnes, se hacían procesiones multitudinarias en torno a la iglesia, y se manifestaban los deseos de encontrar los cálices y las Formas, censurando un acto más deplorable por lo sacrílego que por el valor de lo robado. La investigación llevó a la excavación de algunas zonas del terreno colindante, todavía vacío de viviendas, y, por fin, los cálices aparecieron. Hoy, su párroco, Juan Luis Martínez Lorenzo, retirado de la docencia y volcado completamente en la parroquia, continúa con acierto la labor iniciada por su precursor, José Otero, en unos tiempos heroicos que casi han quedado olvidados.