La sua costruzione, incominciata intorno al 1608, prese avvio dal culto per il beato Luigi Gonzaga, diffusosi assai tempestivamente a pochi anni dalla sua beatificazione: per questo motivo principale, e perché a quei tempi già si avvertiva l‘esigenza di una chiesa più grande, si decise di sostituire la vecchia Chiesa di San Michele, con il nuovo Santuario, che venne costruito sulle rovine della precedente. 
Alla progettazione del nuovo edificio concorse l‘architetto ticinese Gaspare Aprile, che ne propose un innovativo schema planimetrico a navata unica con cappelle laterali poco profonde ed un presbiterio integrato alla grandezza dell‘aula, in modo tale da non creare nessuna interruzione fra spazio dei fedeli e spazio del celebrante. Nella prima cappella di sinistra è custodito il polittico della Crocifissione attribuito a Cipriano Valorsa, ma probabilmente opera di L. Valloni (1596), proveniente dalla chiesa preesistente. 
Il livello artistico del Santuario si mantenne alto anche per gli arredi e gli apparati decorativi interni: particolarmente ammirevoli a questo proposito sono infatti la pala dell‘altare del Rosario del chiavennasco Giovan Battista Macolino ed il tabernacolo ligneo intagliato a tempietto dal trentino Pietro Ramus; pregevole anche la grande cassa dell‘organo realizzata nel Settecento da Matthias Peder e Andrea Rinaldi.