La devozione alla Madonna era già diffusa nella zona, ma il santuario ebbe origine da una apparizione avvenuta il 24 settembre 1616 a Marta Damioli.

La donna, sposata con Tommaso Polantini, da un anno era afflitta da una grave crisi che le faceva credere di essere posseduta dal demonio. Verso mezzogiorno, mentre stava passando davanti ad una chiesetta che si trovava sulla piazza del paese, si sentì chiamare per voce. Guardatasi attorno e non vedendo alcuno proseguì per la sua strada. Ma ecco che nel passare davanti al cancello dell'oratorio, contrariamente a quanto le era sempre capitato nell'ultimo anno, si sentì attratta ad entrarvi. Mentre inginocchiata ai piedi dell'altare pregava la vergine di liberarla dal male che l'affliggeva, improvvisamente ella le apparve, a lato di un suo dipinto posto dietro l'altare.

Maria, librata in aria, le disse:"Marta, la tua preghiera è stata accolta ed esaudita; tu guarirai. Però dirai da parte mia ai reggitori del Comune che più non abbiano ad indugiare nell'erigere in questo luogo la mia chiesa, se vogliono evitare il flagello che nostro Signore vuole loro mandare".

Il santuario fu costruito sin dal 1618, venne poi ampliato ed abbellito con affreschi e pale di pregio e ben conservate tanto che oggi è considerato uno dei più notevoli monumenti d'arte della Val Camonica.