Il Tempietto si trova in piazza dei Martiri. Costruito agli inizi del Cinquecento, subì numerosi rifacimenti, a causa dei molteplici danni avuti in occasioni di terremoti (come nel 1672), o di guerra (come nel 1944). L’aspetto attuale, infatti, risale alla costruzione seicentesca, ed è in stile barocco; l’abside, invece, fu ricostruito nel dopoguerra, e al suo interno si trovano due affreschi di Achille Funi (1972), che narrano la vicenda miracolosa di Sant’Antonio avvenuta proprio a Rimini. Mentre il santo francescano stava consegnando l’ostia consacrata in piazza Tre Martiri, un passante a cavallo di una mula rifiutò la comunione, con la ferma intenzione di proseguire per la sua strada. La mula, al contrario, si rifiutò di avanzare, ma anzi si prostrò dinanzi al Santo, come a voler ricevere lei stessa la comunione.
Il tempietto sorge di fronte alla chiesa dei Paolotti, ovvero dei frati minimi di San Francesco di Paola.