Al culto di Santa Barbara, protettrice degli artiglieri, era anticamente dedicato un piccolo altare all'interno del torrione sud. L'attuale chiesa, ubicata a ridosso delle mura esterne subito a sinistra dell'ingresso alla torre, è stata edificata soltanto nel 1960.

Il piccolo edificio dalle forme semplici ed essenziali, conserva sulla porta una pregevole lunetta scolpita proveniente dalle rovine di una chiesa duecentesca situata nel Castello di Domagnano. All'interno, sull'altare in pietra l'effigie in bronzo di Santa Barbara con sei candelabri a forma di torri, realizzati appositamente dallo scultore fiorentino Bino Bini nel 1979.