Nevşehir’e 10 kilometre uzaklıkta, Ürgüp ilçesi yakınlarında, Göreme Vadisi’ndeki Açık Hava Müzesi’nde yer almaktadır. Doğal bir kayalığın içinde konumlanan, kayaya oyulmuş şapel ve kiliseler arasında yer alan kilise, Nikomedialı (İzmitli) Azize Barbara’nın adı ile anılmaktadır. Kilisenin özgün adı ve adandığı kişi bilinmemektedir. Dioscorus adlı, Roma İmparatorluğu’nda üst düzey bir memurun kızı olan ve tahmini olarak III. yüzyılda yaşadığı düşünülen Azize Barbara hakkında çok az bilgi vardır. Azizeye ilişkin en erken metin Simeon Metafrastes’in X. yüzyılda kaleme aldığı derleme eserde yer alan yaşam öyküsüdür.

Azize Barbara Kilisesi, Elmalı Kilise ile aynı kayaya oyuludur. Plan şeması yönünden kilise, iki serbest destekli kapalı Yunan haçı planlıdır. Kilisenin naosu, dik eksenlerdeki haç kolları ve çapraz eksenlerdeki kuzey doğu ve güney doğu köşe mekânlarından oluşmaktadır. Kilisenin, naosun güney duvarına açılmış tek girişi bulunmakta ve bu giriş kilisenin güney haç koluna açılmaktadır. Sütunlu bölümün doğusu, merkezi içte yuvarlak planlı üç apsis ile sonlanmaktadır. Kilisenin orta bölümü doğu yönde iki serbest desteğe oturan elips biçimli bir kubbeyle örtülüdür. Kuzeydoğu ve güneydoğu köşe mekânlarına ek olarak doğu haç kolu kubbeyle; kuzey, güney ve batı haç kolları ise beşik tonozla örtülüdür. Haç kolları farklı uzunlukta ve genişlikte; düzgün olmayan dikdörtgen planlıdır. Kuzey ve güney haç kolları doğu yöndeki yuvarlak kemerlerle köşe mekânlara açılmaktadır. Köşe odaları kareye yakın dikdörtgen planlıdır.

Kilisenin duvarlarında figürlü tasvirler ve aşı boyası ile yapılmış monokrom, çoğunlukla soyut ve geometrik, çizgisel bezemeler vardır. Ana apsiste, Yunanca (IC | XC) şeklindeki monogramıyla tanımlanmış İsa peygamber, Evrenin Hakimi (Pantokrator) adı verilen tiplemeyle karşımıza çıkmaktadır. Tasvirde, Evrenin Hâkimi arkalıksız bir tahtta oturmakta; dizi üzerinde kapalı bir kitap yer almakta ve sağ eliyle takdis (kutsama) işareti yapılmaktadır. Kuzey haç kolunun kuzey duvarında Hristiyan asker azizlerinden Aziz Georgios ve Aziz Theodoros betimlenmiştir. Asker azizler birbirlerine dönüktür, beyaz atlara binmişlerdir. Figürler ellerinde tuttukları mızraklarla yerdeki ejderhaya galip gelmektedir. Azizler sahnedeki yazıtlar yardımıyla tanımlanmaktadır: ΘΕΟΔΟ [Theodo(ros)) ve ΓΕΟΡΓΙΟ (Georgio(s)]. Tasvirde Yunanca iki yazıt daha vardır. Birinci yazıt κ(ύρι)ε (β)οίθι τό(ν) | δου(λ)όν σου | Φαλ(ι)βονα | π(ρ)(εσβυτερο)ν (κ(ε)) αλο|ψυ(X)ον (Tanrım keşiş olan kulun Phalibon’a yardım et) şeklindedir. İkinci yazıt κ(ύρι)ε βοήθη τ(όν) | δουλόυ σου Λέ|οντα (Μ)αρουλινε (Tanrım kulun Leon Marulines’e yardım et) olarak okunmaktadır. Kuzey haç kolunun batı duvarında cepheden, ayakta dururken ve göğsü hizasında tam boy temsil edilmiş çocuk İsa’yı (Immanuel) tutan Nikopoia tiplemesinde Meryem ve Meryem’in sağında ise bir Hristiyan din şehidi (martyr) azize tasviri yer almaktadır. Azizenin din şehidi olduğu, sağ elinde tuttuğu şehitlik haçından anlaşılmaktadır. Figürün sağında, baş hizasında ΐ|Α|Γ|Ι|Α (Azize) yazmaktadır. Batı haç kolunun kuzey duvarında ise, ayakta ve cepheden, tam boy, şehitlik haçı tutan Azize Barbara’nın tasviri yer almaktadır.

Kilisenin aşı boyası ile yapılmış dekorasyonunda, ana kubbede merkezde, madalyon içinde Malta haçı, etrafında dikey ve yatay eksenlerde simetrik olarak yapılmış ikişerli zikzaklı ve dikdörtgenli geometrik süslemeler vardır. Doğu haç kolunun kubbesinde merkezde, dört noktalı ökaristi haçı ve etrafında yine zikzaklı ve dikdörtgenli geometrik desenler yer almaktadır. Güney doğu köşe mekânın kubbesinde merkezde, zikzakla doldurulmuş bir madalyon içinde Malta haçı ve etrafında yine zikzaklı düz bordürler, beş haç motifi ve üçgenlerle çevrelenmiş süslemeler yapılmıştır. Kuzey doğu köşe mekânın kubbesi, zikzaklı bir madalyon içine alınmış Malta haçı ve etrafını çevreleyen, içi ardışık küçük üçgenlerle süslü dört üçgen ile süslenmiştir. Kilisenin kubbelerinin eteğinde diyagonal çizgiler, içi benekle gelişigüzel süslenmiş ya da içi boş üçgenlerle dekore edilmiştir. Güney ve kuzey apsis yarı kubbesinde merkezde, çift sıra daire biçimli, çizgisel madalyon içine alınmış Malta haçı motifinin etrafında zikzaklı ve dikdörtgenli çizgisel bezemeler yer almaktadır. Kilisenin aşı boyalı çizgisel süslemelerine paralel olarak templon levhalarının yüzeyinde de haç motifleri ve zikzaklar; kemer yüzeylerinde ve kemer içlerinde dikdörtgenler, içinde uçları merkeze doğru bakan ve içi dolu üçgen biçimli soyut geometrik süslemeler, dama tahtası, içi zikzaklı ya da tamamen boyanmış dikdörtgen şeritler vardır. Kuzey haç kolunun kuzey duvarındaki monokrom tasvir iki yatay şeride ayrılmıştır; üst şeritte bir yemlenmekte olan horoz, alt şeritte böceğe benzer bir yaratık dikkati çekmektedir. Yaratığın solunda ve sağında birer haç motifi vardır.

Duvar resimlerinin üslupsal özellikleri ve paralel üsluptaki benzer resimler temel alınarak Azize Barbara Kilisesi için X. yüzyıl, XI. yüzyıl ve XI. yüzyılın ikinci yarısı gibi farklı tarihler önerilmiştir. Günümüzde Göreme Açık Hava Müzesi’nin bir parçası olarak kilise ziyarete açıktır. 06. 12. 1985’te kilisenin içinde bulunduğu Göreme Açık Hava Müzesi ve Kapadokya Bölgesi, UNESCO Dünya Kültür Mirası Listesi’ne alınmıştır.