La tradició situa els orígens d'aquest santuari l'any 496, quan una pastora del mas Planadavall va trobar una imatge de la Mare de Déu en una cova, que tenia la forma d'uns arcs. No sabem si realment és certa aquesta llegenda, doncs no s'ha trobat cap resta d'edificacions visigodes. Les primeres notícies que si tenim documentades són de l'any 878.

El temple actual, però, és del segle XII, quan era la parròquia de la Vall de Santa Pau. Va mantenir aquesta categoria fins que els terratrèmols del segle XV la va esfondrar parcialment. En aquell moment s'estava construint un nou temple en el centre del poble, que es va consagrar en 1428, on es va traslladar la condició de parròquia.   

El temple es reconstrueix i en època barroca es construeix una hostatgeria per a peregrins. A principis del segle XIX, aquesta hostatgeria va ser utilitzada com a llar de repòs dels monjos de Sant Esteve de Banyoles.

Durant la Guerra Civil va ser cremat el temple i es van perdre una talla d'un Crist Crucificat, una Mare de Déu i la pica baptismal, tots ells romànics i un retaule plateresc. L'estat de runa en que va quedar va afavorir que el temple fos espoliat perdent les finestres de l'absis, que estaven ricament decorades. 

L'església és d'una sola nau de planta rectangular, amb transsepte i acabada amb un absis semicircular. Està decorat amb un fris de dents de serra i arcs cecs recolzats amb mènsules, algunes d'elles esculpides. Les finestres, que van ser arrencades, no han estat reconstruïdes i ofereixen un aspecte lamentable.

La nau està coberta amb un volta lleugerament apuntada reforçada amb tres arcs torals, que es recolzen en pilars adossats als murs laterals. Posteriorment es va sobrealçar tot el temple, per construir-hi unes golfes.

En el braç sud del transsepte trobem l'element més interessant que ens ha arribat de l'època romànica. És tracta d'una finestra de mig punt, ricament decorada. Les dovelles estan esculpides amb flors, una cara amb barba i unes figures humanes. També hi ha dues columnes amb els seus capitells esculpits, tot i que molt deteriorats. En ells es representen figures humanes, pel que es creu que eren historiats.

La porta del mur oest va ser refeta en època barroca. Es creu que la romànica tenia arquivoltes, llinda i timpà esculpits. Corona la façana un campanar de cadireta de dos ulls.