Il santuario venne realizzato nel luogo della miracolosa apparizione di Maria al barcaiolo Giovanni Zelo, avvenuta il 21 settembre 1468. Secondo la tradizione, la Vergine in quell’occasione avrebbe ordinato la costruzione di una chiesa a lei intitolata e consegnato all’uomo un coltello che, una volta conficcato nel terreno, sarebbe stato estratto, insanguinato, solamente da quanti avessero creduto alle parole di Zelo. Durante la costruzione dell’edificio, inoltre, sarebbe miracolosamente sgorgata una fonte d’acqua dopo che i fedeli, assetati per la terribile siccità che affliggeva la zona, avevano invocato l’aiuto di Maria. Da allora la fonte (oggi inglobata all’interno del santuario) è visitata da quanti, giunti fin qui in pellegrinaggio, chiedono alla Vergine la guarigione da una malattia. Il santuario è oggi molto diverso da come doveva apparire in origine, a causa delle numerose trasformazioni e ampliamenti che ha subito nel corso dei secoli. Rimangono ancora in piedi due ali dell’antico chiostro dei frati di Sant’Agostino cui venne inizialmente affidata la gestione del santuario.
All’interno della chiesa si possono ammirare la pala della Madonna del Tresto, opera attribuita a Jacopo da Montagnana, e quelle raffiguranti Sant’Antonio e San Giuseppe, di Francesco Zanella, pittore padovano allievo del Ferrari, attivo a cavallo tra il Seicento e il Settecento.