Le origini del Santuario di Monserrato risalgono alla prima metà del XVII secolo e si collegano al culto della Madonna dalla pelle scura, venerata a Montserrat in Spagna ed a Oropa in Italia. Probabilmente, a seguito della grave epidemia di peste che colpì il nord Italia ed anche queste zone tra il 1628 e 1630, i borgarini decisero di edificare un santuario alla Vergine in un luogo sulla collina che fin dal medioevo era mèta di pellegrinaggi ed era segnato da una grande croce, come attesta una mappa del 1565, conservata nel Comune di Borgo San Dalmazzo.
Un secolo dopo, nel 1651 un documento menziona la presenza del Santuario, facendo riferimento ad un’elemosina fatta dalla Confraternita di Santa Croce in Roccavione che si recava in processione al Santuario. Dal Settecento è inoltre attestata la presenza di un eremita. A partire dal XVII secolo l’edificio è andato ingrandendosi lentamente: nel 1831 venne costruito il campanile, nel 1836 la chiesa fu circondata dal portico, nel cui tratto posteriore sorge l’alloggio del cappellano; nel 1902 vennero costruiti i piloni della Via Crucis lungo la salita dal paese al Santuario sullo schema tipico dei Sacri Monti.
La struttura iniziale del Santuario era molto semplice e presentava una sola navata, un alloggio per il romito, e una sacrestia. Sull’altare maggiore, dove ora si trova una preziosa icona, era collocata una antica statua della Madonna col Bambino Gesù sulle ginocchia, che attualmente è conservata ed esposta nel museo della parrocchia di San Dalmazzo. Dal 1835-’36, l’edificio è circondato da quattro ali di portici, ad uso delle processioni dei fedeli. Sul fronte principale, al di sopra del porticato, la facciata presenta un vistoso affresco raffigurante la crocefissione, di recente restaurato.