Il santuario sorge nel luogo in cui, fin dall'inizio del XV secolo, esisteva una piccolissima chiesa vicina ad alcune casette che ospitavano gli appestati. La vicina Faenza era stata salvata da una pestilenza grazie alle invocazioni alla Beata Vergine delle Grazie. Nel 1401, 1416 e 1422 anche a Imola la peste fu debellata dopo rogazioni alla Santa immagine, verso la quale anche gli imolesi divennero molto devoti. Con il passare degli anni, la venerazione nei suoi confronti crebbe a tal punto che il papa invitò i Frati Minori Osservanti a prendersi cura di questa chiesina. Per ringraziarla ed onorarla ancora di più, fin dall'inizio del Settecento cominciarono a celebrarsi le processioni la seconda domenica di maggio per le vie del quartiere e quella alla cattedrale di San Cassiano il 4 agosto. La cappella misura 15 x 5,4 m e l'altezza varia dai sette e gli otto metri. Ha due cupole. Quella sul presbiterio, decorata da Jacopo Zampa nel 1768, rappresenta la Vergine delle Grazie, circondata da molti santi, tra i quali S. Francesco, S. Cassiano e S. Pier Crisologo. I santi pregano Maria e la Vergine strappa dalle mani del figlio un fascio di frecce, che stavano per essere scagliate sulla città di Imola, raffigurata in basso. Nel 1782 la cappella fu ingrandita, unendo al corpo già esistente il portico antistante, che risaliva alla prima metà del XVI secolo. La cupola sovrastante è più bassa di quella del presbiterio ed è decorata con un dipinto trompe-l'oeil, eseguito da Annibale Marini nel 1871, al termine di lavori iniziati nel 1858 che avevano arricchito la cappella con l'altare ed il ciborio in alabastro d'Egitto, pavimento in marmo, capitelli dorati e stucchi alle pareti. Nella nicchia sull'altare maggiore c'è il quadro a tempera della Beata Vergine delle Grazie. D'autore ignoto quattrocentesco, sebbene attribuito a Gentile da Fabriano, raffigura la Madonna col Bambino, gli angeli e un devoto inginocchiato (Ludovico Alidosi o Guidaccio Manfredi?). L'immagine fu incoronata nel 1615 con un diadema d'oro e di nuovo nel 1815 con un secondo diadema donato da Pio VII. La lunetta nella parete sinistra è impreziosita da un dipinto del XVI secolo, raffigurante una processione della venerata immagine, l'autore del quale è incerto: Innocenzo da Imola o Lavinia Fontana. Nel santuario vi erano altri quattro piccoli quadri, ora in sagrestia, che rappresentano l'incoronazione, una processione votiva, il voto del 1630 e una scena della peste dello stesso anno. Questi quadri furono dipinti nel 1744 da Giuseppe Righini. L'attuale facciata fu eretta nel 1939, durante i lavori per la costruzione di una nuova entrata dell'ospedale psichiatrico. Nello stesso periodo furono erette due statue all'inizio del viale alberato che conduce al convento: raffiguravano Santa Chiara e San Francesco. Nel 1948 vennero restaurate e Santa Caterina da Siena sostituì Santa Chiara[2] Nel settembre 1952 un incendio sviluppatosi in sagrestia danneggiò gravemente anche l'interno del santuario, il cui restauro fu affidato al pittore imolese Tonino Dal Re.