Il santuario fu eretto da Guarino Guarini per la duchessa Maria Giovanna Battista di Savoia-Nemours nel 1678 inglobando l'antica chiesa romanica di Sant'Andrea, documentata già nel X secolo. Dell'antico edificio restano il campanile, costruito dal monaco Bruningo nell'XI secolo e decorato a trifore, e la cappella ipogea della Madonna delle Grazie. Tra il 1714 e il 1729 Filippo Juvarra ricostruì il presbiterio e il fastoso altare, mentre l'attuale facciata con pronao neoclassico risale al 1860.