A sua origem está ligada ao chamado "Milagre da Cruz", prodígio religioso ocorrido em 20 de dezembro de 1504, ligado ao surgimento de uma cruz negra no carvalhal do "Campo da Feira". Com o intuito de proteger essa cruz, foi erguido um pequeno templo de planta quadrada, coberto por uma abóbada e aberto por quatro arcos. Em data incerta, os arcos foram fechados e ao seu redor erguida uma arcaria coberta com telhado. Em 1698 o arcebispo de Braga, D. João (IX) de Sousa organizou um pequeno concurso para a traça de uma nova igreja que substituiria a construção quinhentista. Em 1701 apresentam trabalhos o arquiteto lisboeta João Antunes (duas plantas], e o arquiteto nortenho Manuel Fernandes da Silva (três plantas). Todos os projetos previam uma igreja de planta centralizada, o que corresponde a uma tradição pré-medieval ainda em vigor de assinalar lugares especiais ou sagrados com ermidas de planta deste tipo. Foi escolhida uma das propostas de João Antunes e a construção iniciou-se em 1705, tendo sido aberta ao culto em 1710.