L'origine del Santuario è medievale, con fondazioni più antiche emerse dalle recenti indagini archeologiche. Queste indagini hanno evidenziato la presenza di un'abside romanica all'interno del tratto settecentesco e a chiusura della parte più stretta della chiesa.
Abside della chiesa medievale, fine XII-inizio XIII sec.

Sono pure emerse fondazioni anteriori, preromaniche, formanti un'ampia costruzione rettangolare di cui sono tornati alla luce i muri usati come fondamenta della cappella, con ampliamenti laterali nell'attuale porticato e un muro davanti all'attuale facciata, collegati con ampi locali, contenuti ora nel portico ma con prosecuzioni laterali a nordovest.

Il primo testo che cita questa cappella è un testamento, redatto a Cuneo il 9 Febbraio 1261, in cui Donna Ricolda, moglie di Bono Giovanni, lascia erede la Certosa di Pesio e lega varie offerte a chiese dei dintorni, tra cui soldi 12 all'opera di S.Maria a Boves. I resti di un antico affresco recuperati durante gli scavi testimoniano però che la chiesa esisteva già circa un secolo prima.

Nella seconda metà del Quattrocento la cappella venne affrescata con un delizioso ciclo dedicato alle Storie della Vergine e dell'infanzia di Gesù. Dell'autore si ignora il nome, ma è ben identificabile per aver lavorato in parecchie località del basso Piemonte e in Liguria. Non è fuori luogo chiamarlo "Maestro della Madonna dei Boschi di Boves", essendo questo il ciclo maggiore che di lui conosciamo. Fino a circa metà Cinquecento l'ingresso era laterale, sul lato nordovest, sormontato da un pregevole Cristo di Pietà.

Nella seconda metà del Cinquecento, ma prima della Visita Apostolica del 1583, la chiesa venne allungata verso sudovest nella forma attuale e munita di volta a botte lunettata sia sui lati maggiori che su quello minore verso l'attuale ingresso. Il tutto venne affrescato con due sequenze: nelle lunette sovrastanti gli affreschi quattrocenteschi vennero dipinte le scene della Passione di Gesù, mentre nel tratto aggiunto venne raffigurato il Giudizio Universale. Quest'ultimo offre molte citazioni del capolavoro di Michelangelo nella Cappella Sistina, offrendo anche vari esempi di figure non ancora ricoperte e quindi come si presentavano nella Sistina prima dei ritocchi del "Braghettone" del 1564. I due cicli sono attribuiti al "Maestro di Ciglié".

In occasione della peste del 1630, il Pievano propose alla Comunità il voto di un pellegrinaggio da compiersi ogni anno nel giorno della festa della Madonna della Neve, il 5 Agosto. Nella seconda metà del secolo si fece più frequente la celebrazione di Messe. Questo preparò la presenza di un cappellano a servizio del Santuario, come risulta dal 1703. Egli inoltre, con una capitolazione col Consiglio Comunale di Boves, era anche impegnato nella scuola per i bambini della zona. Aumentava pure la devozione mariana, con la formazione della Compagnia del Carmine, istituita il 7 Maggio 1705.

L'esigenza di maggior spazio, sia per l'accresciuto numero dei frazionisti che per l'affluenza di pellegrini, portarono, nella seconda metà del Seicento, all'ampliamento della chiesa sul lato nordorientale in un vano più largo della precedente navata, decorato con pitture di discreta fattura ma soprattutto arredato con un imponente altare ligneo che ingloba due tele e una preziosa statua lignea della Vergine.

Negli ultimi decenni del Seicento venne anche costruito un ampio complesso per Esercizi Spirituali, a lato della chiesa e con sviluppo di un'ala a sudest. Al pian terreno due tratti di portici disimpegnavano vari ampi locali, ed al primo piano si svilupparono dei corridoi affiancati da numerose cellette, capaci di ospitare le persone che vi si raccoglievano per giornate di silenzio e preghiera. Sul lato meridionale dell'ampio cortile l'edificio proseguiva in una manica minore usata dal contadino che curava i pochi campi e boschi donati al Santuario.
Dal 1763 con discreta regolarità si succedettero due corsi di Esercizi Spirituali annuali, uno per i sacerdoti, l'altro per i laici. Questa attività continuò pure nell'Ottocento, essendosi salvato il Santuario sia dalle secolarizzazioni napoleoniche che da quelle italiane del 1866-67, trattandosi di chiesa succursale della Parrocchia con regolare servizio religioso per la popolazione. Nel 1989 cessò l'uso di una parte dei locali per la scuola. Ora il complesso è usato per incontri di vario genere, in particolare pastorali e culturali.