Il nome della zona, nell'ambito di Quarto, è legato all'aristocratica famiglia genovese Castagna, che qui possedeva nel tardo medioevo un'importante villa poi passata ai Quartara. Nella facciata della chiesa, tangente l'antica strada romana, l'ultimo restauro ha riportato alla luce e lasciato in evidenza quanto rimane del prospetto in pietra del primitivo edificio romanico, risalente al XI-XII secolo e la cui prima citazione è del 1136. Più piccola dell'attuale, la chiesa medievale è testimoniata anche da una colonna visibile all'interno. Essa apparteneva al Vicariato di Nervi e dipendeva dalla Metropolitana di San Lorenzo, ai cui canonici la parrocchia fu tenuta per secoli a versare, non senza resistenze, la metà delle offerte ricevute in denaro e in cera per le candele, oltre ad altri benefici. Soltanto nel 1771 fu dichiarata parrocchia indipendente e dal 1968 è affidata ai benedettini. Nel 1809 vi sostò, prigioniero di Napoleone, papa Pio VII che le concesse il privilegio dell'indulgenza plenaria quotidiana in perpetuo. L'antica chiesa fu radicalmente trasformata e ingrandita nella prima metà del XVII secolo, con ulteriori interventi in epoche successive. Sull'altar maggiore si venera l'icona della Madonna delle Grazie, di Andrea d'Aste, firmata e datata 1424, proveniente dal Convento del Chiappeto soppresso in età napoleonica nel 1810. Il suo culto prese il sopravvento su quello della preesistente Santa Maria della Castagna, piccola statua in legno quattrocentesca che secondo la tradizione sarebbe stata rinvenuta sul tronco di un albero di castagno, ora conservata altrove. Tra i numerosi dipinti e sculture distribuiti nella chiesa si segnala la pala con San Rocco tra i santi Sebastiano ed Erasmo, opera giovanile di Luca Cambiaso, databile verso il 1550 e proveniente dal demolito oratorio di San Rocco a Priaruggia, ricostruito accanto a questa chiesa nel XIX secolo.