Il santuario di Santa Greca situata alla periferia del comune di Decimomannu, fu costruito verso la fine del Cinquecento, su commissione di Monsignore Parragues, Arcivescovo dio Cagliari, sulle rovine di una preesistente chiesa dedicata alla Santa risalente al XVI secolo, annessa ad un antico monastero di monache benedettine, della cui esistenza ce ne danno testimonianza una serie di documenti custoditi presso la Biblioteca Comunale di Cagliari.
Al 1777 risalgono i primi interventi restaurativi finanziati dal nobiluomo Don Antonio Marroccu, l’allora amministratore dei beni del santuario; a questo periodo risale la sostituzione dell’originario tetto di legno, con una struttura a volta.
Nel 1792 lo stesso benefattore donò alla chiesa un altare e un pulpito, entrambi in marmo policromo, opera dello scultore Battista Franco; sul fondo spicca un meraviglioso organo a canne.
Successivi lavori di costruzione furono eseguiti nel 1928, ed interessarono la torre campanaria, eretta in sostituzione dell’originario campanile a due vele.
Ulteriori rimaneggiamenti seguirono nel 1933, interessando questa volta la facciata del santuario, rivolta verso la campagna circostante, privata dell’antico portico d’ingresso, noto come Sa Lolla, e dotata di una lineare porta d’ingresso sovrastata da una finestra.
La demolizione del portico visibile anche in altre antiche chiese sarde rustiche, fu voluta dall’allora parroco, Don Maxia, perché considerato luogo di perdizione per le donne, ricovero per i mendicanti, e rifugio per gli animali.
L’interno del santuario dalle forme semplici e lineari, presenta le pareti completamente rivestite da ex voto, illuminate da una meravigliosa luce proveniente da una cupola, le cui lunette sono decorate dalle raffigurazioni degli episodi più importanti del martirio di santa Greca.
Peculiare l’altare maggiore sovrastato da una nicchia contenete il simulacro della Santa che reca nelle mani i simboli della fede e del martirio, ossia la palma d’argento ed il Vangelo.
Al di sotto della mensa si apre una cella identificata dalla tradizione come il luogo dove fu deposto il corpo di santa Greca dopo il martirio, e dopo venne riportata alla luce la lapida originaria.
Alla sinistra della navata si apre la cappella che la tradizione popolare vuole sia stato il luogo dove la Santa venne fatta prigioniera per ordine di Flaviano; un loculo scavato nella roccia, sormontato da un arcosolio seicentesco, e impreziosito da un affresco raffigurante Santa Greca giacente con le braccia incrociate sul petto.