Il cambiamento del nome da San Rocco alla Madonna di Fatima avvenuto nel 1954 si deve al teologo Agostino Marocco, vicario di Castagnole Monferrato dal 1941 al 1963.
Nel 1954 la chiesa è stata restaurata. L’edificio religioso è a pianta rettangolare con facciata a salienti e con porticato esterno sormontato da un classico timpano triangolare.
Sia le pareti interne sia quelle esterne sono completamente spoglie, ma non si esclude la presenza di affreschi sotto l’intonaco del porticato antistante l’ingresso.
Oggetti del culto sono la Statua della Madonna di Fatima vestita di verde, con corona a 12 stelle, acquistata da un fedele di Castagnole durante un pellegrinaggio a Fatima e collocata sopra l’altare maggiore del santuario nel 1954.
Sul petto è in risalto il cuore circondato da spine.