Ο δίκλιτος ναός της Κοιμήσεως της Θεοτόκου και της Μεταμορφώσεως του Σωτήρος Χριστού στην Πολυρρήνια Κισάμου βρίσκεται μέσα σ’ ένα σπήλαιο με λαξευτές βραχώδεις κολώνες στο μέσο του. Κατά την αρχαιότητα αποτελούσε οικία, ενώ η μετατροπή σε ναό έγινε σχεδόν αμέσως με την εξάπλωση του χριστιανισμού στο νησί. Το ιερό δε του ναού χρονολογείται στην εποχή που κτίστηκε και η Ροτόντα της Επισκοπής Κισάμου (β’ μισό του 6ου αι.). Ο σπηλαιώδης αυτός ναός εντυπωσιάζει για το κτιστό από πέτρα τέμπλο του και για τις αξιόλογες εικόνες που φέρει στο εσωτερικό του. Λόγω της γεωμορφολογίας του, κατά την τουρκοκρατία χρησίμευσε ως κρυφό σχολειό. Σύμφωνα με την παράδοση, κατά την αυτή περίοδο της τουρκοκρατίας, κάποιος Τούρκος χρησιμοποιούσε το σπήλαιο ως στάβλο για τα ζώα του. Ένα πρωί είδε ξαφνικά μια εικόνα της Παναγίας μέσα στη σπηλιά και μερικά ζώα νεκρά. Ο Τούρκος απομάκρυνε την εικόνα, αλλά κάθε πρωί αντίκριζε το ίδιο θέαμα, την εικόνα να βρίσκεται στο ίδιο σημείο και κάποια ζώα να κείτονται κάτω νεκρά. Διηγήθηκε το γεγονός σε κάποιους χριστιανούς και αυτοί τον ενημέρωσαν ότι ο χώρος αυτός ήταν παλαιότερα ναός. Ο Τούρκος φοβήθηκε, απομάκρυνε τα ζώα του και οι κάτοικοι έπειτα έφτιαξαν ξανά την εκκλησία. Η εικόνα σώζεται μέχρι σήμερα και αποτελεί το σημαντικότερο κειμήλιο του ναού.