La storia del santuario iniziò nel 1615, quando iniziarono a diffondersi delle voce: una bianca signora, accompagnata da luci celestiali appariva nel bosco… secondo la leggenda il 9 maggio 1617 tre piccoli pastorelli, mentre pascolavano il gregge, assistettero ad una di queste visioni. Proprio sul luogo del miracolo, in posizione panoramica sulla valle dell’Adda, nel paese di Imbersago, sorse per volere di Gaspare Brambilla, nel 1632, venne costruita una una piccola cappella, tuttora esistente, col nome di scurolo. Venne quindi poco dopo eretto il santuario sul progetto di Carlo Buzzi.
Il tempio ottagonale domina la Scala Santa di 349 gradini dei primi dell’Ottocento. Nel corso degli anni sono stati aggiunti il presbiterio, anch’esso ottogonale, vani laterali, il campanile ed il portico dei pellegrini. Fin da piccolo Angelo Giuseppe Roncalli visitava il santuario. Durante il seminario a Bergamo, qui, due volte all’anno si recava in pellegrinaggio a piedi. L'ultima visita risale al 24 agosto 1958, poco prima del conclave che lo elesse papa.
Uno dei suoi primi atti da pontefice consistette nell'elevare il santuario a livello di basilica minore, assegnandogli il cero benedetto: “Tutti i Santuari di Maria mi sono cari, tanti ne visitai… Ma ricordo con particolare affetto il Santuario della Madonna del Bosco, perché fu il sorriso della mia infanzia, la custodia e l’incoraggiamento della mia vocazione sacerdotale”.
In cima alla scalinata, oggi, sorge la maestosa statua in bronzo di Papa Giovanni XXIII, inaugurata dall’allora Cardinal Montini, successivamente Papa Paolo VI.