Il Santuario di Montenero venne eretto in seguito al ritrovamento nel 1345, presso il fiume Ardenza, di un'immagine della Vergine da parte di un pastore, questo fu incaricato di portare l'icona sul vicino monte. La preziosa immagine, attribuita al pittore pisano Jacopo di Michele detto il Gera, fu custodita in un primo momento da romiti agostiniani, fino a quando, nel XV secolo,fu definitivamente sistemata all'interno della chiesa. Nel 1668 i Teatini intrapresero i lavori di ampliamento e l'edificio fu dotato di portico, atrio di ingresso, e soffitto ligneo il tutto decorato da affreschi e tele del pittore Filippo Maria Galletti. Successivamente fu realizzata tutta la nuova area presbiteriale dotata di un ricchissimo pavimento a commesso marmoreo. Fra il 1771 e il 1773 Giuliano Traballesi affrescò la cupola con incoronazione della Vergine. Attualmente il Santuario è retto dai Padri Benedettini della Congregazione di Vallombrosa.