La Iglesia de Nuestra Señora de la O de la ciudad española de Sanlúcar de Barrameda, en la andaluza provincia de Cádiz, es un templo católico construido en estilo mudéjar. Se trata de la Iglesia Mayor Parroquial de la ciudad. Fue declarada Monumento Histórico-Artístico Nacional en 1931 y, como Bien de Interés Cultural, forma parte del Conjunto histórico-artístico de Sanlúcar de Barrameda, declarado como tal en 1973.
No hay certeza sobre su fundación, aunque Juan Pedro Velázquez-Gaztelu mantiene que fue fundada en el año 1360 por Isabel de la Cerda Pérez de Guzmán, nieta de Guzmán el Bueno, quien huyendo de la persecución que sufrían los Guzmanes por el rey don Pedro I el Cruel, se refugió en Sanlúcar.
Esta iglesia está adosada al Palacio de los duques de Medina Sidonia, cuya capilla palatina estaba unida a la Iglesia a través de un gran palco, denominado “la tribuna”, desde donde la familia ducal asistía a los oficios religiosos. La actual tribuna es mucho más pequeña que la original y fue construida hacia 1780.