थिलाई काली अम्मान मंदिर, चिदंबरम का एक महत्वपूर्ण पर्यटन स्थल है और इस मंदिर की इष्टदेवी देवी काली है। देवी की मूर्ति के चार चेहरे हैं और यह शानदार नजारा देखने योग्य है। इस के पीछे की कहानी यह है कि देवी पार्वती और भगवान शिव के बीच श्रेष्ठतर के विषय पर चल रही बहस पर देवी पार्वती क्रोधित हो गई और गुस्से में उन्होंने काली का रुप धारण कर लिया।
कथा के अनुसार, भगवान ब्रह्मा की तपस्या के बाद देवी का गुस्सा ठंड़ा हुआ। चिदंबरम का एक अन्य नाम "थिलाई" है जो आसपास के मैंग्रोव के पेड़ों में उगते थिलाई वृक्षों से प्राप्त हुआ है। इस वजह से "थिलाई" शब्द इस क्षेत्र के मंदिरों के नाम में शामिल किया गया है। थिलाई काली अम्मान मंदिर, थिलाई नटराजर मंदिर की उत्तरी दिशा में स्थित है।
यह नटराजर मंदिर के काफी निकट स्थित है और आप चिदंबरम से इस मंदिर तक बड़ी आसानी से पहुंच सकते हैं।