Die Walfahrtskirche wurde an einer einst sumpfigen Stelle (daher die Bezeichnung Madonna del Lago, dt. Unsere Liebe Frau vom See) errichtet. Hier fand man der Legende nach ein wundertätiges Bild der Heiligen Jungfrau, die dem Bildersturm von Konstantinopel entgangen war.

Die Ikone, die Gottesmutter der Zärtlichkeit darstellend, wurde früher im Dom S. Caterina aufbewahrt und gehört noch heute zu den meistverehrten Reliquien der Einwohner von Bertinoro. Die neue Apsis wurde 1702 erbaut und 1714 vom Stuckateur Antonio Martinetti ausgeschmückt. Die Szenen stellen den Ewigen Vater in himmlischer Glorie zwischen den Engeln und die Himmelfahrt Mariä mit Statuen des hl. Anselm von Aosta, des hl. Ildefonso und des hl. Petrus Damiani dar, die als Kirchenväter und Gelehrte maßgeblich zur Entwicklung der Mariologie beitrugen. Die Fassade wurde 1878 von Giulio Zambianchi fertiggestellt.