La storia di questo santuario inizia nel 1517, quando i veneziani (che a quell'epoca amministravano la città di Verona) provvidero a creare la cosiddetta “spianata”, abbattendo arbusti, abitazioni e chiese in prossimità delle mura cittadine, per dare spazio alla costruzione della nuova cinta muraria.
Una delle chiese rase al suolo fu quella di Sant’Agostino; tuttavia, tra le macerie rimase in piedi una porzione di muro, sul quale si trovava miracolosamente intatto un affresco trecentesco raffigurante la Madonna col Bambino e i SS. Bartolomeo e Antonio Abate.
I veronesi considerarono un segno divino la completa conservazione dell’immagine e si diffuse rapidamente la notizia delle proprietà taumaturgiche della sacra immagine, che, secondo i cronisti del tempo, operò numerosi miracoli.
A quel punto le autorità cittadine, per evitare un continuo pellegrinaggio dei fedeli sul luogo, decisero di spostare l’affresco in un luogo di culto più lontano dalle mura cittadine. Venne presto avviato il cantiere per costruire una imponente chiesa in onore dell’immagine miracolosa.
Il progetto del santuario fu affidato al celebre architetto veronese Michele Sammicheli (che però morì pochi mesi dopo).
L'esterno dello chiesa appare circolare, ma l'interno ha, inaspettatamente, una pianta ottagonale.
Un elemento interessante dell'edificio è il portico. Sammicheli volle un colonnato che circondasse l'edificio, non solo per fornire un riparo, ma anche per richiamare i templi romani, come ad esempio il tempio di Vesta a Roma.
L’altare maggiore, inquadrato da un ricco prospetto marmoreo, ospita la venerata immagine della Madonna col Bambino in trono tra i SS. Bartolomeo e Antonio abate.
Una curiosità riguardo agli owners: in questa chiesa si sono sposati A e S.