A construção do Santuário de Nossa Senhora da Nazaré remonta ao século XIV, aquando da vinda de El-Rei Dom Fernando em peregrinação à Senhora da Nazaré. Este monarca, para além de ter mandado fazer obras na Ermida da Memória, decidiu construir um novo e melhorado local de culto, uma vez que a ermida não tinha capacidade para receber o elevado número de devotos da Senhora.

O novo templo foi posteriormente alvo de várias intervenções régias, que o foram sucessivamente alterando e aumentando. Dom João I mandou fazer uns alpendres em madeira. Dom João II remodelou a planta do templo, ampliando-a e construiu uma nova capela-mor. El-rei Dom Manuel I substitui os alpendres de madeira por uns em lioz que resistem até aos dias de hoje.

A Igreja sofreu várias reformulações, principalmente na capela-mor. No reinado de Filipe II, foi renovado o pórtico e construída uma nova escadaria. A pedido da Mesa Administrativa da época, o rei Dom Afonso VI ordenou que se fizessem obras no Santuário. Foram então feitas algumas alterações na estrutura do templo, nomeadamente a ampliação do arco da capela-mor e um novo transepto.

Quando terminaram as obras, em 1691, o Santuário ficou com uma configuração em cruz latina, muito semelhante à atual.

Em 1717 foram feitas obras na frontaria do templo, construindo-se também um novo acesso ao campanário, que passa agora a ter duas torres.

A proteção régia, a propagação da lenda e do culto à Senhora da Nazaré e o fluxo constante de peregrinos, ajudaram à afirmação do Santuário do Sítio como um dos mais importantes no contexto nacional durante a época moderna. Desta forma foi possível o engrandecimento artístico do Santuário, em especial durante o século XVIII, com a aquisição de obras de grande qualidade e que são ainda hoje referências a nível nacional.

Quando, em finais do século XVII, foi construído o transepto do Santuário, o reitor Padre António Caria, encomendou a uma firma holandesa painéis de azulejos para a decoração daquele novo espaço. Antes do fim do ano de 1708 o Padre Caria recebe os desenhos e os planos dos azulejos para aprovação da Mesa Administrativa da Real Casa.

Em outubro de 1709, os 6.568 azulejos da autoria do importante ceramista holandês Williem Van der Klöet, com episódios bíblicos de José e de David e duas cenas da história de Jonas, chegam finalmente ao Sítio. Ainda hoje, este conjunto de azulejos é considerado como o mais importante exemplo da decoração cerâmica holandesa conhecida até ao presente.

O interior é de uma só nave, em forma de cruz latina, coberta por um teto de madeira pintado à maneira da época. Na boca da Tribuna encontrava-se uma grande pintura sobre tela, alusiva ao milagre do aparecimento de Nossa Senhora da Nazaré a D. Fuas Roupinho, que pode ser admirada à entrada da nave do lado esquerdo. O altar-mor ostenta um retábulo de talha dourada de estilo nacional, com colunas salomónicas e marmoreados, do final do século XVII. No Trono, numa maquineta, admira-se a venerada imagem, de madeira de oliveira policroma e tez morena, da Virgem do Leite, com o Menino ao colo. As figuras são coroadas por diademas, obra setecentista, oferecida à igreja por D. João VI. A sagrada imagem está envolta num manto verde bordado a ouro oferta de D. João V à Virgem.

A separação da capela-mor do corpo da igreja é feita por uma colunata em pau-santo e alguns belos pilares de embutidos em mármore italiano, trabalho oitocentista.

O cruzeiro é coberto por uma grande cúpula, obra executada em 1837. O arco mestre é totalmente preenchido com decorações de talha dourada e embutidos, relativos aos principais Círios que anualmente aqui se deslocavam, terminando pelo escudo real entre volutas.

Os corredores da Sacristia são cobertos com azulejos azuis e brancos, de figura avulsa, datados de 1714 e da autoria do mestre português António de Oliveira Bernardes, merecendo especial destaque um painel alusivo à “Assunção da Virgem”, com símbolos da iconografia mariana. A restante decoração de azulejos, nos corredores de acesso à Sacristia, deve-se ao mestre Manuel Borges. Numa escadaria lateral de acesso à sacristia existem dois rodapés de azulejos do Juncal, com motivos decorativos, datados de finais do século XVIII.  

Na Sacristia encontram-se dois conjuntos de pintura seiscentista: o “Ciclo do Arcaz”, da autoria do pintor Luís de Almeida, discípulo de Josefa de Óbidos, cuja temática versa a Lenda da Sagrada Imagem de Nossa Senhora da Nazaré, e um conjunto de 6 grandes telas alusivas à Paixão de Cristo.

Também na Sacristia se encontram marcas da devoção régia à Virgem da Nazaré. No teto podemos observar um escudo nacional, aludindo à proteção que os monarcas portugueses dispensaram a este Santuário. Sobre o altar, duas magníficas esculturas flamengas do século XVI, pertencentes a um Calvário, oferta da Rainha Dona Leonor, aquando da sua visita ao Santuário em setembro de 1520.

A Igreja e os azulejos que a revestem estão classificados, desde 1978, como Imóvel de Interesse Público.