La chiesa appartenne ai monaci di San Vittore di Marsiglia ed è dedicata a Santa Vittoria martirizzata nei monti di Sinnai.
La chiesa è stata costruita nel XI-XII sec. , come appare in un documento 1149, in sostituzione della chiesa di S. Saturno quando questa non fu più agibile. Lo stile della chiesa in origine era romanico a tre navate.

La chiesa, distrutta da un fulmine intorno al 1850, fu ricostruita dal vicario Meloni.
Ben poco è rimasto dell'antico tempio, l'unico legame che unisce il passato al presente è costituito dalle strutture del muro dell'abside e dai quattro lastroni in pietra che formano la mensola del nuovo altare.

Al centro dell’altare a muro vi è il tabernacolo e ai lati la statua di Santa Vittoria, a sinistra di chi entra, e di Santa Agnese alla destra.
In occasione della festa che cade in una domenica di giugno, le due statue vengono portate in processione.
Durante "sa tundroxia", così si chiama la sagra, si svolgono oltre che riti religiosi, rappresentazioni di lavori tradizionali: la tosatura delle pecore, la preparazione del formaggio, di dolci tradizionali e l’esecuzione dei tipici cestini di fieno e giunco, apprezzati in tutto il mondo. Non mancano le manifestazioni musicali e folcloristiche che costituiscono un momento aggregante per i giovani.

Sotto il ciborio, dal 1977, è collocata una piccola urna contenente le reliquie della Santa rinvenute nella chiesa di Sant'Ignazio a Cagliari, in occasione di lavori di demolizione dell'antico altare maggiore per essere ricostruito al centro del presbiterio. Le reliquie erano conservate in un artistico sarcofago d'epoca romana.
Non si ha nessuna fonte storica che si riferisca a Santa Vittoria, le poche notizie sono trasmesse dal Bonfat oppure dalla tradizione locale.

Secondo la tradizione la Santa nata a Cagliari avrebbe subito il martirio per la fede cattolica a Sinnai, o sui monti di Sinnai, sotto l'imperatore Adriano. 

Nella chiesetta si trova il cocchio che si utilizza per portare la Santa in processione il giorno della festa.
Nella chiesa si trova un antico polittico di pittore sconosciuto rappresentante le immagini di San Giovanni e San Giacomo Apostolo, l'Addolorata, l'Annunziata, Santa Vittoria, la Vergine col Bambino e l'Arcangelo San Michele.