Secondo alcune voci si pensa che il primo "oratorio" presente nel luogo in cui oggi sorge il Santuario sia stato edificato già nel 1161. Quando S. Carlo giunse in visita pastorale nel 1579 trovò l'edificio della prima chiesa di S. Valeria in condizioni pietose, ordinò perciò di abbattere una parte del porticato e di costruire sulla parte restante una sacrestia per custodirvi le suppellettili della chiesa. Non eseguiti i lavori il Cardinale Federico Borromeo ribadì l'ordine, tuttavia anche in questo caso inutilmente, complici l'avvento della carestia e poi della peste nel 1630.
Solo verso la metà del secolo il vecchio edificio venne demolito per edificarvi un tempio più degno, dopodichè si iniziò la costruzione di un nuovo santuario, che venne inaugurato tre anni più tardi nel 1653. Più tardi nel 1839 l'interno della chiesa venne impreziosito da due affreschi di Luigi Sabatelli.
Il campanile, visibile da molto lontano e dotato di tre campane, fu aggiunto nel 1881; nel 1932 fu abbattuta la vecchia chiesina e si diede inizio al Santuario come lo vediamo oggi: a croce latina con tre navate, con una superficie totale di circa mille metri quadri. Sull'altare maggiore, in un trittico di legno dorato, è riportata l'immagine originale della Vergine.
Il Santuario è una delle tappe del Cammino di Sant'Agostino.
