Die wachsende Verehrung der Muttergottes von Fatima führte zum Ausbau dieses kleinen Gotteshauses.

Die St.- Josef-Gemeinde in Tarnów wurde damals vom Ordinarius der Tarnów-Diözese Bischof Jan Stepa 1951 an der St.- Joseph-Kapelle (Ul. Dwernickiego) eingeweiht. Die Kapelle war jedoch zu klein für viele tausend Gemeindemitglieder. Von Anfang war es klar, dass eine neue, größere Kirche errichtet werden muss.

Die ersten Planungsarbeiten für die neue Kirche begannen 1957. Die Kirche sollte den alten Traditionen der kirchlichen Kunst und gleichzeitig den zeitgenössischen Ansprüchen an die europäische Architektur entsprechen. Im Endeffekt entschied man sich für den Entwurf des Teams um den Architekten Jerzy Kozłowski: Krystian Seibert, Zbigniew Wolak (Zusammenarbeit: K. Pęcławski, Beratung: A. Kozłowski).

Die Bauarbeiten begannen im Juli 1957 und wurden im Herbst 1960 fertiggestellt. Stanisław Boratyński war für die Bauleitung, für die Bauaufsicht war Ing. Wawrzyniec Wojtasiewicz zuständig.

Die Kirche ist dreischiffig und hat eine Gesamtbreite von 22 Metern und eine Länge von 45 Metern. Neben der Apsis auf der Westseite befindet sich die Sakristei und auf der Ostseite die Gedenkkapelle für die Opfer der Konzentrationslager. Unter der Kapelle befindet sich eine Krypta.

Die Verehrung der Muttergottes von Fatima entwickelt sich hier seit der Gründung der Kirchengemeinde, doch die Marienstatue, die sich heute in der Kirche befindet, stammt aus dem Anfang dieses Jahrhunderts. Sie wurde von dem portugiesischen Künstler Alberto Ferreira angefertigt, dessen Vater die ursprüngliche Marienstatue in Fatima schuf. Die Statue der Muttergottes befindet sich im Altarraum über dem Hauptaltar vor dem Hintergrund der so genannten „rotierenden Sonne“. Die Statue wurde 2002 von Papst Johannes Paul II. geweiht. Der 2008 von Bischof Wiktor Skworc geweihte Altar mit der rotierenden Sonne wurde von dem Bildhauer Kazimierz Klimkiewicz entworfen und angefertigt.

Die Ablassfeier in der Kirchengemeinde und im Sanktuarium finden am Sonntag nach dem 13. Mai (Fest der Muttergottes von Fatima), am Sonntag nach dem 13. Oktober sowie am 19. März (Fest des Heiligen Josef) statt.