Il santuario della Madonna è anche conosciuto con il nominativo di “Santuario Montenero” , in quanto fu edificato sull'omonimo colle. Al santuario fanno seguito la Galleria di ex voto, composta da più di settecento opere, e un famedio, quest'ultimo è il luogo dove sono sepolti i personaggi illustri della città di Livorno. Il santuario si fa risalire a una leggenda, la quale vede protagonista un pastore, il quale trovò un dipinto con la rappresentazione della Madonna, e fu spinto da una presenza misteriosa a portarlo sul colle di Montenero, una volta giunto a destinazione gli fu fatta la grazia e la sua malattia svanì. Come ricordo dell'apparizione della Madonna fu realizzata nel '600, a ridosso della strada che conduce al Santuario, la cappella dell'apparizione, per essere sostituita nel XX sec. da una chiesa in suo onore. Fu quindi edificato da subito nel '300 un primo fulcro di quello che sarebbe divenuto il Santuario, grazie ai continui interventi di ampliamento. Nel '700 su progetto di Giovanni del Fantasia fu realizzato il luogo dove custodire l'immagine della Madonna. Il complesso del Santuario votivo si compone di diversi edifici più il campanile ottocentesco, che seguendo un ordine geometrico crearono una piazza alla quale si accede mediante una scalinata. Di recente è stata edificata l'Aula Mariana, a seguito del Giubileo dell'anno 2.000, la quale si erge attorno ad una pianta circolare e coperta da giardino pensile, questo ambiente può contenere anche più di mille fedeli.