Non si hanno precise notizie sulle sue origini. Dato certo è che nel 1181, Gregorio Vescovo di Forlimpopoli concesse questa chiesa detta Madonna del Lago ai monaci Camaldolesi di Urano.

La chiesa sembra sorgesse nelle vicinanze di un corso d'acqua, secondo la leggenda, alcuni religiosi sarebbero riusciti a strappare dalle mani degli iconoclasti di Costantinopoli l'immagine miracolosa della Vergine, che doveva essere preda alle fiamme.

Il culto e la devozione dei Bertinoresi per questa immagine, dipinta con fondo oro su tela applicata a tavola, è ancora oggi una delle reliquie più care alla memoria religiosa.

Nel 1279 il santuario venne ampliato e consacrato, da quell'anno la festa della Madonna si celebra la domenica dopo l'Ascensione con una solenne processione fino alla cattedrale di Bertinoro.

Il santuario a noi giunto è in stile barocco, a croce greca a tre navate, con archi poggianti su quattro pilastri e otto colone laterali.

Tra il 1702 e il 1714 furono eseguiti nuovamente importanti lavori di ampliamento e abbellimento tra cui la ricca decorazione a stucchi nell'attuale abside. La facciata monumentale esterna fu completata da Giulio Zambianchi nel 1745. La chiesa è sprovvista di campanile, abbattuto nel XX secolo per motivi di stabilità.

Nel 1793 la Sacra Congregazione dei riti le convalidò il titolo di principale Patrona del paese, che il popolo da secoli le aveva spontaneamente riconosciuto.