Situado cerca de un acantilado rocoso y tallado casi por completo en la roca, el santuario se construyó en el lugar donde se cuenta la historia de la aparición de la Virgen a una niña de Campolemisi alrededor del año 1000. La imagen sagrada, perfilada en una estatua de madera de sauce, que aún existe y es objeto de devoción, se venera con el nombre de Madonna della Penna. El mes de mayo está tradicionalmente dedicado a la Virgen y cuenta con la presencia de muchas personas que suben en peregrinación a la Ermita. La roca viva todavía es visible en el presbiterio y la sacristía, mientras que la pequeña iglesia primitiva pasó por varias fases de ampliación y enriquecimiento de las estructuras y los ornamentos a medida que crecía la fama y la veneración de la Virgen de la Gruta a partir del siglo XIV. A principios del siglo XVIII se construyó la doble columnata de la fachada y se amplió la gruta para albergar la sacristía. Los ermitaños de Calomini se ocuparon de ella durante cinco siglos, hasta 1868, y ahora la custodia está confiada a los Padres Capuchinos de Lucca.
