La leggenda narra dell’apparizione di Maria a due giovani pastorelle, alle quali chiese di far costruire una cappella; in quella occasione sarebbero sgorgate delle acque miracolose dal terreno, curative per gli infermi che accorrevano da ogni parte.
Non è ben documentata l’origine di questo santuario: si ha la prima notizia certa sulla chiesa nel 1527, all’interno del “Libro dei Partiti” di Castiglion Fiorentino. Il piccolo edificio di culto venne ampliato nel 1711, ma l'attuale edificio a croce latina con copertura a botte risale ad un rifacimento degli anni 1874-87 ad opera dell'architetto castiglionese Pietro Mancini.
L’usanza di bere o fare il bagno nelle sue acque è certamente antica, come in una piccola Lourdes della Val di Chio che sorge in un luogo incantevole.