Come tanti santuari mariani, la storia della devozione alla Madonna ha alla sua origine un intervento particolare di Maria SS.ma. Infatti nel 1286 un pastore di nome Rustico entrò nel bosco del Covignano e, scorgendo un tronco che richiamava fattezze umane, decise di tagliarlo per farne una statua in onore di Maria SS.ma. Non riuscendo nell’intento, due giovani di passaggio lo aiutarono, ma quando lo salutarono dissero di essere angeli inviati dalla Madonna per aiutarlo e anche per dirgli che quella statua doveva essere condotta al porto e collocata su una barca. Rustico con dispiacere fece quanto gli era stato detto, e, dopo poco tempo, la barca, senza l’aiuto di alcuno, si mosse e prese il largo, seguita da un altra imbarcazione di riminesi curiosi; raggiunse Venezia e si fermò davanti alla Chiesa di S. Marziale. In questa chiesa, anche ai giorni nostri, è venerata come "Madonna di Rimini". I riminesi, perché sul Covignano non si perdesse il ricordo dell’intervento straordinario di Maria, costruirono sul luogo una piccola cappella, che nel 1391 venne sostituita da una chiesa corrispondente all’attuale navata destra, impreziosita da un meraviglioso soffitto a carena di nave, che ora si trova nella navata sinistra. Nel 1400 la chiesa fu ampliata, nel 1578 fu costruita la navata sinistra dedicata alla Vergine delle Grazie e nel 1860 fu completata come è ora. Distrutta in buona parte dai bombardamenti del 1943-1944, fu riedificata con qualche adattamento nel 1955. La primitiva facciata, fu affrescata nel 1400; l’interno fu completamento affrescato agli inizi del 1600, ma ora gli affreschi sono presenti solo nella navata di sinistra. Nel 1632 fu fatto il grazioso arco trionfale con santi francescani, perché i francescani custodiscono il santuario dal 1396. I recenti restauri hanno recuperato una bella serie di affreschi, uno dei quali del 1500. L’immagine dell’Annunziata è di Ottaviano Nelli da Gubbio (1415); dello stesso autore è la crocifissione che si trova nella cappella ove si conserva anche il Crocifisso di autore ignoto della fine del 1300 o inizi 1400; si possono inoltre ammirare: un crocifisso ligneo del 1500, un altro del 1700, un presepio di piccole statue di terracotta, di autori vari del 1700, una tela del Rodriguez e una bellissima grande natività dipinta su tela dal Laurentini nel 1602. Fino a pochissimo tempo fa si poteva visitare un interessante e ricco museo, ora chiuso per completa ristrutturazione. Le opere che vi si conservavano sono state in parte collocate nel Museo della Città; in parte sono sistemate nei locali di Villa Alvarado (nelle immediate adiacenze), ora museo dedicato alle civiltà extraeuropee e gestito dal Comune di Rimini; una piccola parte è invece visibile nei corridoi vicino alla sagrestia.