Santuari marià en el límit dels termes d’Alforja i Riudecols, al cim de la muntanya del mateix nom. La construcció d’aquesta església es degué a la iniciativa del llinatge dels Arcs. El 1227 morí Pere dels Arcs, senyor d’Alforja. Entre altres llegats, encarregà a la seva esposa Ròmia la construcció de l’església de Puigcerver. Al seu torn, Ròmia, el 1233, deixà el mateix encàrrec testamentari al seu fill Pere, i aleshores, probablement, fou bastida tot seguit.
Pere dels Arcs s’enfrontà violentament amb l’arquebisbe en no voler reconèixer que tenia Alforja en feu de la mitra i les seves hosts saquejaren diversos indrets del Camp i de les comarques veïnes. En el seu testament del 1243 establí que l’abadessa de Bonrepòs, hereva dels seus dominis, lliurés a les capelles de Santa Caterina dels Arcs i la Mare de Déu de Puigcerver 100 masmudines pels calzes de plata i els llibres que els havia robat i més tard venut.
El canvi d’advocació de la parròquia d’Alforja entre el 1212 i el 1245 (de santa Maria a sant Miquel) s’ha relacionat amb la construcció de Santa Maria de Puigcerver, en el sentit que s’hauria traslladat el culte de la Mare de Déu des de la parròquia a la nova capella. Santa Maria de Puigcerver va ser un centre devocional d’abast comarcal, ben palesat a partir dels testaments del segle XIV, pel que fa tant als pobles del Baix Camp com a alguns del Priorat. Sabem que el 1620 s’acabaren unes obres d’ampliació, que el 1858 s’hi feren modificacions i el 1863 es refeu gairebé de nou a causa dels estralls de la guerra, com també el 1882. La imatge que s’hi venerava fou destruïda el 1936.