- El santuario se erigió durante el obispado de Moscoso y Sandoval para custodiar los supuestos restos de los santos martirizados Bonoso y Maximiano, encontrados en esta villa a principios del siglo XVII.
- Se levantó entre 1629 y 1668 con piedra de Santiago de Calatrava y, según planeó Juan de Aranda Salazar en el escarpe del cerro, lo que explica que sus dos plantas tengan acceso a distinto nivel, con ello se superpusieron dos iglesias.
- En la parte inferior se horadó una cámara para ser vista desde fuera, a modo de cripta, con acceso por el cementerio de los Santos.
- En su interior se encuentra uno de los escasos ejemplos del arte Barroco Colonial Hispanoamericano de clara influencia criolla de yeso policromado de 1672 y no se terminó hasta mediados del siglo XIX y el camarín en el que se custodian los huesos de los mártires.
- En la planta superior existe un retablo renacentista de Juan de Abad.
- En el frontón de la portada figura el escudo del Cardenal Moscoso Sandoval, gran impulsor de las excavaciones practicadas en este lugar entre 1628-29, origen de la invención de las Reliquias a cuya veneración se consagró el edificio.
- Lápidas con las historias de los mártires.
- Portada plateresca.
- La parte superior tiene su entrada desde la Plaza de Santa María, por una portada de 1659
- Su planta es de una sola nave cubierta con bóveda de cañón con lunetos y pilastras arquitrabadas que sostienen arcos de medio punto.
- El santuario alberga el Museo de los Santos, en el que se expone buena parte del patrimonio de la cofradía, así como dibujos antiguos y fotografías.
- Aquí se veneraban hasta 1836 las imágenes de los Santos Bonoso y Maximiano, patronos de la ciudad.