Notre-Dame-de-Pène est un ermitage du 16e siècle, situé dans la commune de Cases-de-Pène dans la région naturelle des Corbières. Il fut précédé d'un premier sanctuaire dédié à Saint-Anne.

Bâti sur une arête rocheuse à 156 m d'altitude dominant un méandre de l'Agly, on y accède en empruntant un petit sentier et un escalier de 51 marches.
L'ermitage et le sanctuaire furent édifiés sur l'emplacement d'un ancien château mentionné dès le 11e siècle. À l’origine, le Castellum de Pena était un château construit pour surveiller la vallée. L’intérêt stratégique du château diminuant, il fut abandonné.

L'ermitage de Notre-Dame-de-Pène ~ Nostra Senyora de Pena fut occupé pour la première fois par un ermite du nom de Fra Daniel Benet en 1488.

En 1530, le chœur de la nouvelle chapelle fut édifié, suivi par la nef peu de temps après. Des bâtiments annexes furent construits à l'est et au sud du bâtiment principal au 18e siècle et 19e siècle.  À la Révolution Française, tous les biens religieux sont déclarés biens d'État. C'est en 1843, qu'un nouvel ermite reviendra s'y installer, les lois anticléricales s'étant assouplies.

C'est un édifice à nef unique, à charpente apparente sur arcs-doubleaux brisés, et chœur polygonal voûté sur croisée d'ogives.
À l'intérieur, sont toujours présents plusieurs ex-votos marins :
- un ex-voto marin représentant un navire dans la tempête protégé par la Vierge, Saint-Antoine de Padoue et Saint-François de Paule.
- un ex-voto marin Voeu de François Laurens,
- un ex-voto de la Vierge intercédant pour la guérison d'un malade.
D'anciens objets liturgiques tels que les chasubles, chapelets, tableaux,… sont aussi présents. 

Le dernier ermite de Notre-Dame-de-Pène disparut dans les années 1950, mais le lieu abrite toujours un aplec pour la Pentecôte. 
L'ermitage est inscrit aux Monuments Historiques depuis 1992.