La chiesa è dedicata al patrono di Macomer, San Pantaleone martire. Posta all'estremità sud della cittadina, presenta una tipologia architettonica influenzata da vari stili, con forme gotico-pisane e rinascimentali. L'accordo per la costruzione della chiesa fu preso dal curato coi committenti, esponenti della ricca famiglia Delitala, i quali vollero sostituire la chiesetta che serviva l'antica cittadella fortificata. Il campanile, costruito negli anni successivi al 1573, è a canna quadrata e misura 22 metri di altezza, con una scala elicoidale interna.  E' sormontato da una guglia piramidale ornata di gattoni agli spigoli con una merlatura sui quattro lati. Dai quattro spigoli si elevano dei pinnacoli. Dei quattro ordini che la costituiscono solo l'ultimo, quello della cella campanaria, è alleggerito da monofore con cornice leggermente oggivale.Al suo interno presenta l'ultima cappella della navata destra, dedicata a San Giovanni Battista, che è considerata quella del vecchio castello  ed è dunque l'unica parte esistente dell'antica chiesa. A pianta quadrata, è coperta da una volta a crociera sorretta da costoloni con lo stemma della famiglia Delitala nella chiave di volta e sulla lastra tombale.