Le origini del santuario non sono documentate con certezza. La prima attestazione storica sicura risale al 1181, quando Gregorio, Vescovo di Forlimpopoli, concesse la chiesa denominata Madonna del Lago ai monaci camaldolesi di Urano. La denominazione sembra rimandare alla presenza di un corso d’acqua nelle immediate vicinanze dell’edificio.
Secondo la tradizione, alcuni religiosi sarebbero riusciti a sottrarre agli iconoclasti di Costantinopoli una miracolosa immagine della Vergine, destinata alla distruzione, portandola in salvo fino a Bertinoro. L’immagine, dipinta su tela con fondo oro e applicata a tavola, è ancora oggi oggetto di profonda venerazione ed è considerata una delle reliquie più care alla memoria religiosa della comunità bertinorese.
Nel 1279 il santuario fu ampliato e solennemente consacrato. Da quell’anno la festa della Madonna del Lago viene celebrata la domenica successiva all’Ascensione, con una processione solenne che conduce l’immagine fino alla cattedrale di Bertinoro. L’edificio attuale presenta forme barocche ed è impostato su una pianta a croce greca a tre navate, scandite da archi, che poggiano su quattro pilastri, e otto colonne laterali. Tra il 1702 e il 1714 furono eseguiti importanti interventi di ampliamento e di abbellimento, tra cui la ricca decorazione in stucco dell’abside. La monumentale facciata esterna fu completata nel 1745 su progetto di Giulio Zambianchi.
La chiesa è oggi priva di campanile, demolito nel corso del XX secolo per ragioni di stabilità. Nel 1793 la Sacra Congregazione dei Riti convalidò ufficialmente il titolo di principale Patrona del paese, riconoscendo formalmente una devozione che il popolo di Bertinoro le attribuiva da secoli.
