A história da Igreja em Paulo Afonso está intimamente ligada ao Rio São Francisco, fonte de vida para a região, que passa por aqui movendo turbinas, gerando energia elétrica e produzindo o progresso desde 1948, quando foram iniciadas as obras de construção das usinas hidroelétricas pela CHESF – Companhia Hidro Elétrica do São Francisco, trazendo para este sertão nordestino, milhares de sertanejos vindos de todos os cantos, especialmente dos estados vizinhos. Com as obras da CHESF e o rápido crescimento da população, em 1958, Paulo Afonso foi emancipado da cidade de Glória.
A Igreja Nossa Senhora de Fátima, em estilo neoclássico, começou a ser construída no final do ano de 1952. Para dar início às obras de construção da igreja, foi formada uma comissão constituída por funcionários da CHESF. O apoio da empresa, entretanto, foi decisivo para a conclusão da obra no prazo desejado. O Padre João Evangelista, também mentor da edificação da igreja, deixou escrito no Livro de Tombo que o Dr. Antonio Alves de Souza, presidente da CHESF, era o verdadeiro construtor da igreja. A igreja foi inaugurada em 16/01/1955, um dia após a inauguração da 1ª Usina.
Aqui também aconteceram três grandes missões, as duas últimas com a presença do Frei Damião, trazendo ao lugar uma verdadeira multidão. Os Padres da região, em número bem reduzido, vieram para ajudar nas confissões, onde as filas pareciam não ter fim e as pessoas esperavam, pacientemente, aguardando a sua vez de colocar sua alma em ordem e se reconciliar com o Senhor, para depois ouvir os conselhos do carismático Frei Damião, conhecido e respeitado em todo sertão.
A igreja também teve participação marcante nas lutas que envolviam as questões sociais entre a CHESF e a população da antiga Vila Poti, com seus contrastes extremamente diferenciados. Foram esses contrastes que levaram a igreja a se questionar de que lado se colocava nos inevitáveis confrontos político-sociais, isto ficaria mais latente na década de setenta, quando, numa reunião do clero, em dezembro/1970, foi elaborado o Documento de Jeremoabo, fazendo um apelo às autoridades governamentais em favor da região. Este despertar da ação pastoral e social serviu de preparação para a instalação da Diocese de Paulo Afonso.
Padres que por aqui passaram: Pe. João Evangelista; Pe. Expedito Motta; Pe. Alcides Modesto; Pe Antonio Miglio; Pe .Pedro Gomes da Silva; Pe. Ricardo Brusati; Pe. Herminio de Souza Filho; Pe. José Ramos Neves; Pe. Roberto Veras da Silva e Pe.Ronival Batista Santana – atual Pároco.
Livro de Ouro – Relação das senhoras que contribuíram para o pagamento da Imagem de Nossa Senhora de Fátima, feita sob encomenda, em Portugal, pelo mesmo artista que fez a imagem que visitou nossa cidade. A quantia importava em Cr.$ 23.100,00.
A Paróquia Catedral de Nossa Senhora de Fátima foi criada em 1991. A sé episcopal está situada na Catedral de Nossa Senhora de Fátima.