L’origine de ce sanctuaire remonte au XVe siècle. Il est le fruit d’un ex-voto des habitants de Vernante à l’occasion d’un grave danger collectif (peut-être une épidémie de peste), une tradition liée à la fête de l’Assomption aussi.
Les premiers témoignages d’un bâtiment dédié à la Madonna di Valle remontent à la moitié du XVIe siècle, lorsque les statuts communaux citent une chapelle portant ce nom. À partir du XVIe siècle, la dévotion pour ce lieu dut prendre de l’essor, jusqu’à rendre nécessaire, ou plus probablement souhaitable, l’agrandissement de la chapelle et la construction d’un véritable sanctuaire.
La structure actuelle du sanctuaire, à plan central et croix grecque, avec 3 autels, enrichis par des décorations baroques en stuc, sol en mosaïques en pierre et murs bâtis en chaux chaude, remonte aux travaux réalisés sur la base du projet de Giovenale Boetto dans la seconde moitié du XVIIe siècle.
Le sanctuaire, dans les deux chapelles latérales et dans le mur de fond du maître-autel, montre encore les serliennes avec décorations en stuc qui renvoient à d’autres œuvres de Boetto.
L’extérieur du bâtiment est caractérisé par un grand édicule baroque qui devance l’entrée en offrant de l’abri aux pèlerins. L’intérieur du bâtiment présente des éléments de valeur, dont l’artistique trône de la Vierge, qui remonte à la fin du XVIIe siècle, un magnifique exemple de baroque piémontais. La statue de la Vierge, revêtue d’un riche manteau en argent tissé à la main, est en bois. Elle pèse au total plus de 640 kg et elle fut portée sur les épaules de Turin, en un voyage qui prit environ 40 jours. À remarquer enfin les nombreux tableaux « ex-voto », en l’honneur de la Vierge, pour les grâces reçues par les pèlerins au cours des siècles.