La primera pedra de l’ermita es colocà al maig del 1644, i fou beneïda al desembre de 1651. L’església actual és un edifici de finals del segle XVIII d’una sola nau amb capelles laterals i una façana classicista. El 1850 s’hi establí una comunitat de terciàries caputxines, la qual, expulsada el 1855, s’hi instal·là de nou el 1881 i reconvertí el santuari en casa matriu de l’orde; les monges foren expulsades novament el 1931. Abandonat durant la guerra civil, el santuari fou restaurat els anys 1946-61. A finals del segle XX, s’iniciaren noves obres de millora i rehabilitacions que permeteren la reapertura del santuari el 2004.
El santuari és un lloc de peregrinació on es venera la imatge de la Mare de Déu de Montiel, patrona de Benaguasil. Al costat est de l’església hi ha la Casa d’Espiritualitat de les germanes terciàries caputxines, que és també hospederia.