Costruita tra il 1850 e il 1854 su progetto dell’architetto Michele Masotino e consacrata nel 1859, la chiesa dell’Immacolata rappresentò un punto di svolta per la comunità di Palombaio, allora in piena crescita.
L’edificio, a navata unica, ha una facciata sobria e interni chiari che conferiscono luminosità e armonia. Il presbiterio rialzato è affiancato da due piccole navatelle triangolari.
Elemento di particolare pregio è la statua lignea dell’Immacolata, realizzata da Enrico Pedace alla fine dell’Ottocento, che costituisce il fulcro devozionale del tempio e simbolo della spiritualità del borgo.