Il Santuario, ubicato presso il margine nord-orientale del sistema collinare delle Cerbaie e dominante il padule di Fucecchio, venne costruito tra il 1637 e il 1639 su un terreno di  proprietà della corona, dopo il verificarsi di eventi miracolosi legati all’immagine  della Vergine che l’eremita lucchese Antonio, di ritorno dal pellegrinaggio alla Madonna della Quercia di Viterbo, aveva collocato nel 1630 tra i rami di una quercia.

 In seguito all’accrescersi della devozione popolare, venne eretta la piccola cappellina, popolarmente nota come “Cellina”. Sulla parete di fondo di questo piccolo edificio, già esistente il 28 giugno 1637, era stato eseguito il dipinto della Madonna di Viterbo, che nel 1639 venne traslato  sull’altare maggiore della nuova chiesa.
Il nuovo edificio sacro si colloca in un’area prossima al punto dove dal IX secolo è documentata la chiesa di San Nazario, poi abbandonata e caduta in rovina.

Recentemente vi è stato scoperto un frammento epigrafico dell’iscrizione 

HIC SUNT RELIQUIAE DUODECIM APOSTOLORUM 

conosciuta dal XVII secolo e che attesterebbe la presenza di reliquie dei dodici Apostoli presso l’antica chiesa di San Nazario