Intitolata all'antico patrono della Sardegna e di Mogoro, la chiesa di sant'Antioco sorge nella periferia nord-orientale, a breve distanza dalla parrocchiale di san Bernardino. L'attribuzione al santo africano denota la probabile origine bizantina.
La scenografica posizione, in cima ad una scalinata basaltica, caratterizza la percezione del monumento dall'omonima piazza. I toni cromatici scuri sono l'elemento più suggestivo della chiesa, insieme al singolare accostamento del campanile a vela, poggiato sul profilo meridionale della facciata.
Il parziale ridisegno del prospetto, risalente alla metà del '900, è ancora vivo nell'immaginario mogorese. Per l'occasione, furono prelevati i blocchi basaltici dalla demolita chiesa di san Pietro, vicina alla strada statale 131. Effettivamente, la tessitura lapidea della facciata appare come un patchwork incoerente. Nel livello inferiore, il portale è l'unico elemento significativo. Negli stessi anni, fu demolito il cimitero adiacente, per far posto all'orfanotrofio vescovile, mai realizzato.
Un'esile cornice orizzontale introduce l'ordine superiore, connotato dalla bizzarra combinazione del grande timpano curvilineo e del campanile a doppia vela. La cornice è interrotta centralmente da una finestra quadrangolare.
La piccola chiesa conserva una collezione di ex voto ai santi Antioco e Bernardino, cui fu riconosciuto il patronato sul borgo di Mogoro.