Le prime notizie certe dell’esistenza del Santuario risalgono al ‘400, quando l’edificio aveva un’ampia porta ed era retto a levante da un muro poggiato su due archi e a ponente dalla roccia.

Nel 1500 furono compiute diverse opere di abbellimento tra cui il portale di marmo bianco in stile gotico con un rilievo raffigurante l’adorazione di Gesù Bambino nel Presepe. Nel 1511 venne dipinta la chiesa. Il pittore A. De Passeris di Torno (Co) affrescò nel catino absidale , dove si trova Cristo Pantocratore, una serie di scene riguardanti la vita della Madonna tra cui l’Annunciazione, la Natività e lo Sposalizio della Vergine. L’altare marmoreo è opera del ticinese G. Battista Adamo. Nel 1682 vennero costruiti il campanile pentagonale e il portico. Dal 1700 al 1713 furono aggiunte la sacrestia, le sei cappelle sulla Via Valeriana e la Cappella del Carmine.

Successivamente dal 1748 al 1757 furono costruiti il pavimento in pietra del portico, i locali ad uso abitazione dei preti, le balaustre in marmo e le predelle degli altari. Verso la fine del Settecento il pittore Giovan Pietro Romegialli di Morbegno ridipinse le decorazioni della navata, della controfacciata e della cappella del Carmelo.

L’ancona lignea dorata, destinata all’altare maggiore e in seguito collocata nella cappella del Carmine, è opera dell’intagliatore trentino Michele Cogoli al quale sono sono da attribuire anche il pulpito e il confessionale. La tavola della Natività opera di Vincenzo De Barberis , recentemente restaurata, si trova ora depositata nella Chiesa della Beata Vergine del Rosario.

Sono inoltre di particolare bellezza la tela raffigurante la Madonna del Rosario, opera dei fratelli Recchi di Como, e le vetrate dell’abside risalenti al XV-XVI sec.

Il Santuario della Madonna della Sassella di Sondrio è sempre stato sinonimo di cultura artistica d’avanguardia. Infatti gli affreschi riguardanti le fisionomie del Cristo sul catino absidale e gli affreschi relativi alla vita della Madonna, sono di rara bellezza ed appartengono ad un artista importante come Andrea de Passeris di Torno (CO), appartenente dapprima al movimento pittorico che si ispira alla scuola ferrarese e poi passato alla scuola del rinascimento lombardo con artisti come il Bramante e il Foppa.

Importanti sono gli interventi realizzati dalla Parrocchia e dalla Comunità Montana Valtellina di Sondrio, volti ad eliminare le infiltrazioni d’acqua, il rifacimento del tetto e il restauro delle tele raffiguranti la Madonna del Rosario, la Pietà e Maria Maddalena e S. Anna con Maria Bambina.