El santuari és esmentat ja l'any 1286 quan Arnau de Cabrera, senyor del castell de Voltregà, deixà a Santa Maria de la Gleva cinc sous en el seu testament. Entre el 1320 i el 1327 s'edificà una nova capella que perdurà fins al segle XVIII. El santuari esdevingué famós a la comarca a partir del segle XIV, quan la ciutat de Vic i les parròquies de la rodalia hi acudien en processó. Durant els segles XV i XVII es van fer moltes reformes a l'església, tant al presbiteri com a les naus, afegint-hi noves capelles. Però el 1749 un llamp causà tants desperfectes a l'edifici (només va quedar el cor i la nau) que es va decidir fer una nova construcció, que s'inicià el 1760 i finalitzà el 1766. El nou santuari, d'estil barroc, s'encarregà al mestre d'obres Josep Moretó. Acabada l'obra principal i consagrat el santuari el 2 de setembre de 1766, es procedí a la decoració interior i a la construcció dels altars, tots ells obres barroques i neoclàssiques desaparegudes durant el 1936. El santuari contenia un magnífic retaule de Pau Sunyer (1660-68), destruït també l'any 1936 i refet el 1943. La imatge romànica dels segle XIII també fou destruïda llavors i refeta el 1940. El santuari va pertànyer a la parròquia de Sant Hipòlit fins l'any 1868, moment en que va adquirir la seva autonomia. El santuari és una obra emblemàtica de la família Moretó degut a les seves característiques formals i a la participació de gairebé una generació de la família en el projecte. El relleu historiat del portal representa la troballa de la Mare de Déu segons una llegenda que explica que una pastoreta va trobar la Mare de Déu al Puig on avui dia hi ha el santuari, dintre d'una cova formada per dues columnes que sostenien una gleva.
