Βρίσκεται στο χωριό Χαλκί στο οροπέδιο της Τραγαίας στην κεντρική Νάξο και είναι n μεγαλύτερη βυζαντινή εκκλησία του νησιού. Παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τα επάλληλα στρώματα των τοιχογραφιών και για το γεγονός ότι λειτουργεί από τα παλαιοχριστιανικά χρόνια έως σήμερα. Πρωτοχτίστηκε ως τρίκλιτη ξυλόστεγη βασιλική και τον 9ο αιώνα μετατράπηκε σε σταυροειδή εγγεγραμμένη με τρούλο.
Στην κόγχη της ημικυκλικής αψίδας του Ιερού σώζεται το σύνθρονο. Το δυτικό τμήμα του ναού περιλαμβάνει το νάρθηκα, ο οποίος πλαισιώνεται προς βορρά από το παρεκκλήσι του Αγίου Ακίνδυνου και προς νότο από ορθογώνιο χώρο με καμάρα. Σύμφωνα με τις επιγραφές, ο ναός ανακαινίστηκε το 1052. Υπάρχει επίσης μια επιγραφή που αναφέρει το έτος 1056 και βρίσκεται στο παρεκκλήσι του Αγίου Ακίνδυνου.
Μεταγενέστερες επισκευές και μετατροπές σημειώνονται σε επιγραφές του 16ου και του 17ου αιώνα. Αναφορά στην εκκλησία της Πρωτόθρονης με τα παρεκκλήσια του Αγίου Γεωργίου και του Αγίου Ακίνδυνου υπάρχει ακόμα στα πατριαρχικά σιγίλια του 16ου αιώνα. Στο εσωτερικό της εκκλησίας σώζονται πέντε στρώματα τοιχογραφιών: παλαιοχριστιανικών χρόνων, ανεικονικές του 9ου αιώνα, του 10ου αιώνα, του 11ου αιώνα και του 13ου αιώνα.
H τοιχογραφία που απεικονίζει την Παναγία με τη ρόκα στο χέρι (Ευαγγελισμός της Θεοτόκου) στην κόγχη του Ιερού θεωρείται μοναδική στα Βαλκάνια. Σύμφωνα με την παράδοση, η εκκλησία ονομάζεται «Πρωτόθρονος» διότι είναι η πρώτη που χτίστηκε στη Νάξο, ενώ αποδεδειγμένα λειτουργεί αδιάλειπτα από το 1052.
