La costruzione dell’edificio attuale risale al 1484. Originariamente il complesso comprendeva anche un convento (di cui oggi sopravvive solamente il chiostro), distrutto dalla Repubblica di Venezia nel 1775.
La chiesa è internamente suddivisa in tre navate e dotata di copertura a capanna. I muri perimetrali, in laterizio, sono caratterizzati dalla presenza di arcatelle pensili di gusto gotico-medievale, mentre completamente diversa risulta la facciata. Costruita nel 1861 su progetto dell’architetto Giovanni Battista Tessari, questa è in marmo bianco e reca un affresco della Vergine.
Secondo la tradizione popolare, il santuario sorse sul luogo di un evento miracoloso: a seguito della spartizione dell’eredità dei genitori, i due fratelli Sanguinazzi non riuscirono ad accordarsi su chi dovesse ereditare un dipinto della Vergine con il Bambino. Deciso di risolvere la controversia con una sfida alle armi, il duello venne però interrotto da un bambino. Il fanciullo, parlando in nome di Dio, avrebbe allora intimato ai due fratelli di fermarsi e di deporre le armi. Questi quindi avrebbero deciso di offrire l’immagine della Vergine alla pubblica adorazione. Ben presto l’immagine sacra cominciò ad attirare numerosi fedeli e su un terreno donato dai fratelli Sanguinazzi vennero eretti un convento di frati minori e una chiesa intitolata alla Madonna delle Grazie.
Il dipinto della Vergine col Bambino, attribuito a Giovanni Bellini e datato attorno al 1478, è tuttora esposto all’interno della chiesa, assieme a due tele seicentesche raffiguranti un altro episodio miracoloso legato alla Vergine ossia la liberazione di Piove di Sacco dalla peste del 1631: per porre fine alla terribile epidemia, il Consiglio Cittadino deliberò che l’intera città si recasse in pellegrinaggio presso il santuario, per chiedere la grazia alla Madonna. La prima delle due tele dipinte raffigura l’episodio dell’istituzione del voto, mentre la seconda la processione sacra che da allora viene ripetuta annualmente.