南关天主教堂位于沈河区乐郊路40号，始建于清光绪四年（1873年），光绪二十六年（1900年）被义和团焚毁，是法国传教土方若望所建。190O年被义和闭焚毁，现存建筑为1912年由南满教区法国苏悲理斯主教利用《辛丑条约》中的庚子赔款在原址上重建的。
教堂属于典型的哥特式建筑，顶部是两个方锥形的尖顶，装饰着十字架。教堂前面是三扇拱门，两侧有成排的小窗，内有二十四根石柱支撑，穹窿镶嵌着巨大的花纹。教堂的西侧有一座四层楼房，占地面积1万余平方米，建筑面积2，700余平方米，房屋近100间，这是1926年建筑的主教府。
沈阳是东北地区的天主教中心。从1838年到1949年的100多年间，沈阳教区的七名主教都是法国人，中国神甫处于附属地位。1949年9月20日罗马教廷首次任命中国人为沈阳教区主教、东北教区总主教。
2000年的城市建设中，沈阳市政府出巨资建成教堂广场，2008年教堂进行了较大范围的维修。造型优美的广场衬托着欧式大教堂，成为沈阳一道亮丽的人文景观。
沈阳天主教堂1988年被列为辽宁省文物保护单位。