Святилище Мадонны святого Луки расположено на Сторожевом холме (colle della Guardia), поднимающимся на 300 м над уровнем моря к юго-западу от исторического центра Болоньи. К храму ведёт дорога от ворот Saragozza третьего пояса городских стен.
По преданию, святилище начали строить в 1160 году для того, чтобы поместить в нём почитаемую икону Богоматери Одигитрии (Путеводительницы). Согласно легенде, икону написал сам апостол Лука. Когда в Азию пришли арабы, икона попала в Византию, а оттуда – в Болонью. Здесь владелицы иконы, девушки Адзолина и Биче, решили возвести святилище на холме. Есть также вариант легенды о паломнике Теокле, якобы получившем икону в Византии и принёсшим её в Болонью.
Сохранившиеся документы дают несколько иную версию постройки храма, чем легенды. Знатная горожанка Анжелика Бонфантини в 1192 году решила вести отшельническую жизнь на Сторожевом холме. Она предоставила свои земли на этом холме, и с благословления папы Целестина III и при участии болонского епископа в 1194 году был заложен первый камень святилища.
После смерти Анжелики контроль над храмом перешёл к епископу города. Сменялись монахини, шло время, храм был несколько позабыт. В 1433 году, по легенде, произошло чудо – крестный ход с иконой святилища остановил затянувшиеся дожди. В 1481 году в комплексе были проведены восстановительные работы. В 17 веке проводились работы по расширению здания, была перестроена колокольня. В 1708 - 13 годах была построена новая главная капелла и выполнен мраморный алтарь в стиле барокко.
Нынешний облик святилища восходит к реконструкции Карло Франческо Дотти, проведённой в 1723 году. Новая капелла резко контрастировала с остальным зданием. Здание было решено перестроить. Проект овального в плане здания был выполнен монахом сервитом Андреа Сакки. Стены нового здания были возведены вокруг старого, только затем были разрушены старые стены. Строительные работы были завершены в 1743 году, декоративные работы продолжались ещё несколько лет. В 1765 году храм был освящён. Купол и фасад достраивал по чертежам отца Джованни Джакомо Дотти. По указу Наполеона монахини покинули монастырь (1799). В 1815 году главная капелла была облицована мрамором, были установлены новые мраморные алтари.
В целом, архитектурный стиль здания можно определить как барокко. Большую часть здания составляет овальный в плане тибурий. Большой купол святилища поднимается над лантерной. Ризалит выполнен в форме классических портиков: пилястры поддерживают фронтон. Под фронтоном фасада открывается центральная арка портала. У входа установлены статуи святого Луки и святого Марка (1716, Бернардино Каметти). Старые монастырские здания и колокольня примыкают к святилищу с южной стороны. К храму ведет крытая галерея длиной 3,8 км с 666 арками и 15 капеллами (1674-1793). Считается, что число 666 выбрано неслучайно, извилистая галерея символизирует дьявольского змия, который по иконографическим традициям часто изображался побеждённым Богоматерью (Богородицу символизирует храм) и попираемым её стопами.
В овальное внутреннее пространство храма вписан греческий крест: центральная ось и ось между боковыми капеллами. В приподнятой алтарной части хранится главная икона святилища. Главные арки поддерживаются пилястрами, состоящими из трёх коринфских колонн. В святилище можно видеть работы Донато Крети («Увенчание Богородицы», вторая капелла справа; «Святые покровители Болоньи», вторая капелла слева), Гвидо Рени («Богородица розария», третья капелла справа), Гверчино («Явление Христа Богоматери», большая ризница). Фрески выполнены Витторио Марией Бигари (главная капелла), Джузеппе Кассиоли (купол), лепнина – Антонио Боррелли, Джованни Калегари, статуи – Анджело Габриэлло Пио.
Каждый год в субботу, предшествующую пятому воскресенью после Пасхи, чудотворную икону Богоматери с младенцем выносят из храма. Крестный ход шествует по галерее, а затем, под традиционный болонский колокольный звон, икона вносится в собор. В среду перед Вознесением икона с процессией отправляется в базилику святого Петрония. На Вознесение с торжественным шествием икону возвращают в святилище.