Le origini di questo santuario vengono collocate intorno aI sec. IX-X, nel periodo delle incursioni "saracene" (indicate in precedenza) in quanto dopo un incendio, dovuto ad una di queste incursioni, dalle ceneri di una piccola cappella venne tratto in salvo, intatto, il ritratto della Madonna dipinto su pietra e attualmente venerato nel santuario; i cremolinesi ritennero il fatto miracoloso e ricostruirono subito la Cappella che fu denominata "Bruceta". L'origine si perde però nella leggenda, che riferisce di un’apparizione della madonna ad una pastorella muta che in seguito a tale evento acquista la parola. La chiesa della Bruceta nell' XI secolo divenne, sotto il vescovo di Acqui S. Guido, Parrocchia inferiore alle dipendenze della Pieve di Molare. Viene incorporata nel 1475 alla Parrocchia di S. Benedetto. A quell'epoca la struttura romanica della chiesa doveva già avere almeno due secoli di vita. Il suo nome ricorre infatti in vari atti dell'abbazia di Tiglieto che vanno dal 1187 al 1301. Nel giro di un secolo, però, anch'essa seguì il destino di molte chiese campestri: via via che gli abitanti delle campagne circostanti si rifugiarono a vivere nel borgo, inevitabile fu l'abbandono e con la bolla del Papa Sisto IV nel 1473 aveva disposto d'incorporare Santa Maria della Bruceta (insieme alle altre due parrocchie campestri di san Biagio e di sant'Agata) nella centrale parrocchia di Cremolino. Tra il 1600 e il 1700 la chiesa divenne un santuario assai frequentato anche dai paesi circostanti. Essendosi fatta impellente la necessità di ampliare la cappella, a partire dal 1819 furono fatti diversi interventi, mentre la tribuna venne riedificata su apposite colonne di sostegno. Nel 1823 la chiesa venne lastricata e l'antica facciata, precedentemente orientata ad ovest verso la popolosa vallata del Pobiano, fu demolita per far posto alla nuova abside e al nuovo presbiterio. Nel 1849 il campanile fu sopraelevato e, successivamente, furono fatti altri restauri dai quali si salvò soltanto il prezioso dipinto su pietra della Madonna.

Un dipinto antichissimo (presumibilmente non anteriore alla seconda metà del 1400), recentemente restaurato (primavera 2023) e riportato al suo antico splendore sia per i dettagli che per i colori che per la prospettiva. Il dipinto rappresenta la Madonna, seduta su un trono di legno, che tiene nella mano destra un libro e con il braccio sinistro stringe al seno il bambino; quest'ultimo è raffigurato nell'atto di benedire con la mano destra mentre nella sinistra tiene il globo terrestre sormontato da una croce. Meta, da secoli, di numerosi pellegrinaggi gode, a partire dal 1808 (confermata dalla Bolla di Pio VII del 19 maggio 1918 e dall’ultimo Concilio), di una particolare forma di indulgenza plenaria che nel linguaggio popolare venne sommariamente indicata come giubileo.
Dell'antico edificio romanico rimangono attualmente solo l'abside semicircolare e il campanile, inseriti nella facciata ottocentesca. Originariamente orientato a est, l'edificio doveva essere costituito da un'aula rettangolare conclusa da un'abside semicircolare, delimitata, alle estremità, da lesene e ripartita in tre specchiature da altre due lesene ad alto basamento a gradoni. L'arco trionfale che raccordava l'abside all'aula è ora inserito nell'attuale controfacciata, corrispondente alla parte terminale del precedente edificio romanico, databile, anche sulla base dei riscontri stilistici, al tardo secolo XII o ai primi decenni del XIII. Più antico dell'abside (ora ingresso) è il campanile - forse del XII secolo – mentre è sicuramente ottocentesca l'abside attuale. Sul piazzale e intorno al Santuario è possibile ammirare la Via Crucis, in formelle di bronzo, realizzata dall’artista Vittorio Zitti.