Βρίσκεται στην περιοχή των Μυρτιδίων στα δυτικά του νησιού και είναι χτισμένη σε ένα φυσικό βραχώδες άνοιγμα, ανάμεσα από πάρα πολλές μυρτιές. Ο ναός της είναι αφιερωμένος στην Παναγία Μυρτιδιώτισσα, που θεωρείται η προστάτιδα των Κυθηρίων. Η παράδοση λέει Η παράδοση λέει ότι ένας βοσκός είδε στον ύπνο του έναν άγγελο να του υποδεικνύει το σημείο όπου βρισκόταν η θαυματουργή εικόνα της Παναγίας, δίπλα σε μια μυρτιά. Στη θέση όπου βρέθηκε η εικόνα, πιθανότατα τον 12ο αιώνα, ο βοσκός έκτισε ένα μικρό εκκλησάκι –το παλαιό Καθολικό, που σώζεται έως σήμερα– και αφιέρωσε τον υπόλοιπο χρόνο της ζωής του στην περιποίησή του.
Μετά τον θάνατο του βοσκού, την περιποίηση του μικρού ναού της Μυρτιδιώτισσας ανέλαβε ο μοναχός Λεόντιος, ο οποίος, με τη χρηματική βοήθεια των Κυθηρίων, μεγάλωσε λίγο το αρχικό εκκλησάκι και έκτισε γύρω του μερικά κελιά για τη φιλοξενία των προσκυνητών. Όμως, το πλήθος των προσκυνητών από διάφορα μέρη δημιούργησε την ανάγκη ενός μεγαλύτερου ναού και έτσι ξεκίνησε οι οικοδόμηση του σημερινού ναού.
Ο νεότερος μεγαλοπρεπής ναός –το νεότερο Καθολικό– χτίστηκε το 1857 σε ρυθμό τρίκλιτης βασιλικής. Βόρεια και νότια του νεότερου Καθολικού βρίσκονται τα κελιά των πιστών που επισκέπτονται τη μονή την περίοδο της νηστείας των πρώτων δεκαπέντε ημερών του Αυγούστου. Αξιοθαύμαστο έργο στο εσωτερικό της μονής είναι το πώρινο κωδωνοστάσιο 26 μέτρων με τοξοειδείς σχηματισμούς στις προσόψεις των τεσσάρων ορόφων του καλλιτέχνη Νικολάου Φατσέα. Σε όλα αυτά τα έργα πρωτοστάτησε ο ιερομόναχος Αγαθάγγελος Καλλίγερος.
Η θαυματουργή εικόνα της Παναγίας
Η εικόνα όταν βρέθηκε δεν είχε τις σημερινές διαστάσεις. Αυτές τις απέκτησε αργότερα, όταν τοποθετήθηκε σε ξύλινο πλαίσιο. Το 1837 φιλοτεχνήθηκε το χρυσό ένδυμα, έργο του καλλιτέχνη Νικόλαου Σπιθάκη. Από την αρχαία εικόνα φαίνονται μόνο τα πρόσωπα, στα οποία με την πάροδο των αιώνων δεν διακρίνονται πλέον τα χαρακτηριστικά. Στο κάτω μέρος της χρυσής επένδυσης απεικονίζονται τρία θαύματα της Μυρτιδιώτισσας. Το θαύμα της ευρέσεως, η ίασης του παραλύτου και το θαύμα της διασώσεως του φρουρίου της πόλεως των Κυθήρων από την πτώση κεραυνού το 1829.
Το κορυφαίο θρησκευτικό έθιμο των Κυθήριων είναι η λιτάνευση κατά την Κυριακή της Ορθοδοξίας από τα Μυρτίδια στη Χώρα. Η περιφορά της εικόνας διαρκεί 15 ημέρες, περνώντας μέσα από τα περισσότερα χωριά του νησιού καταλήγοντας στην Χώρα και πολλοί πιστοί ακολουθούν την εικόνα κατά την περιφορά της και τις 15 ημέρες.
Η Παναγία Μυρτιδιώτισσα γιορτάζει στις 24 Σεπτεμβρίου, ημερομηνία ευρέσεως της εικόνας. Σύμφωνα με την παράδοση του νησιού, πολλά θαύματα αποδίδονται στην εικόνα της Παναγίας, όπως η προστασία του νησιού από επιδημία πανώλης.