Le prime notizie certe e documentate della presenza del Santuario, sono datate agli inizi del XVIII secolo, quando i priori della comunità di San Biagio della Cima sottoposero a monsignor Ambrogio Spinola, vescovo di Ventimiglia, la richiesta di poter erigere una cappella in onore della Madonna dei Dolori. La risposta positiva è datata al 28 maggio 1706. Oltre agli interventi conservativi della struttura, che si susseguirono per tutto l’Ottocento, viene documentato nel 1832 il rifacimento della piazza antistante il Santuario e la riparazione dei muri dello stesso sacro edificio. Il 2 luglio 1837 viene inaugurata la Via Crucis, ad opera del frate minore Giovanni Maria di Carpasio. Nel 1852 si procedette alla conversione della primaria facciata allo stile architettonico barocco, conservando l’apertura dell’atrio per la sosta e preghiera dei pellegrini e viandanti. Il piccolo santuario mariano subì danneggiamenti alla struttura nel terremoto di Diano Marina del 1887. Nuovi lavori di conservazione furono effettuati tra gli anni 1951-1954, grazie al sostentamento e alla donazione di offerte della popolazione sanbiagina: rifacimento della scalinata e del tetto, restauro del campanile, della nicchia dell’altare, acquisto di nuovi banchi e la dotazione di due nuove campane in bronzo. Nel 1963 venne rifatto il coro e ancora la copertura nel corso del 1985. Al 2012, infine, risale il restauro della facciata con nuovi colori. All’interno del Santuario, presso l’altare maggiore, è conservato il gruppo ligneo della Vergine Maria che sorregge il figlio tra i santi Giovanni Battista e Maria Maddalena, opera dello scultore Pietro Notari, mentre in una nicchia laterale è venerata la statua della Vergine Addolorata o Madonna dei Dolori.
