Es troba a ponent de la vila, als vessants de la penya del Muralt (o Morral), abans coronada pel castell de Graus, dominant la vila. Vers el 1200 s’edificà en una cavitat de la penya una petita capella dedicada a Santa Maria, subsistent en part sota el paviment de l’església actual. Aquesta es començà a edificar vers el 1640 i fou dirigida pel mestre Joan Zeant i després per Joan de Marta. Es conclogué el 1650 i fou l’ànima de l’obra el bisbe d’Osca, Esteve d’Esmir, que morí el 1654 i es féu enterrar al santuari. L’església és d’una sola i esvelta nau, amb voltes de nerviacions i rosasses, i és decorada amb gust plateresc, sobretot la capella de Sant Joan del Laterà. Sota l’església hi ha una galeria de dos cossos amb arcs de mig punt amb columnes estriades i amb espiral que donen accés al pati on hi ha l’església. Darrere aquesta hi ha les dependències del santuari. El 1936 foren destruïts els retaules i molta decoració. El santuari és lloc de molta devoció.