Aunque se desconoce documentalmente la fecha de su fundación, es muy probable que estuviese entre las primeras parroquias de la Villa. Hacia 1180 fue erigida en colegiata. A la largo de los siglos fue reconocida y honrada por los sucesivos reyes aragoneses, otorgándole diversos privilegios. Durante éste tiempo estaba en manos de los canónigos de San Agustín.

 En 1343 se inicia la primera remodelación por estar en ruinas la primitiva fábrica. Por supuesto se construye una iglesia mudéjar y el encargo se hace a los alarifes de la villa. Esta obra duró poco más de 12 años, ya que fue destruida en la guerra de los Pedros.  Posteriormente se volvió a levantar.

 En el año de 1632 se produce la fusión de las Colegiatas de Santa María y de la Peña. La Peña quedó sin culto hasta que se fundó en ella una casa de la Orden de San Francisco.

 En el año 1649 se crea la Congregación de Esclavos de la Virgen de la Peña.

 La orden de San Francisco ocupa el Santuario hasta la invasión  francesa. Cuando en junio de 1908 la franceses entran en Calatayud los monjes ya habían abandonado el Santuario para ponerse a salvo.

 Durante la guerra de la Independencia, debido a su situación estratégica, los franceses se acuartelan en el  Santuario y lo fortifican. Cuando lo abandonan después de la derrota, está en estado ruinoso y se procede de nuevo a su restauración, acabando las obras en 1826. El Santuario vuelve a quedar en manos de los Canónigos de San Francisco.

 Poco duraría  esta paz porque empezaba la 1ª guerra carlista (1833-1840) a lo que se unió la desamortización. Los  monjes abandonaron para siempre el Santuario en 1835.

 Afectado por la desamortización la esclavitud de la Virgen de la Peña, solicitó que el Santuario no fuese vendido y pasase a su propiedad. Lo que se consiguió a cambio de sostenerlo y cuidarlo, cosa que viene haciendo desde 1838. Aun tuvo que pasar otra vez por la comisión de Desamortización. El templo se vendió en subasta pública y fue recuperado por la Esclavitud pocos años después, siendo nuevamente restaurado, ya que se encontraba en un estado lamentable.

 La tranquilidad duró hasta diciembre de 1933, año en que como consecuencia de la quema sistemática de iglesias y conventos en España, quedó destrozado y perdió la  imagen antigua de la virgen, de estilo románico y de gran valor, tanto sentimental, como artístico.

 Después del incendio y por suscripción popular, se inician de nuevo las obras en el Santuario.  Los hermanos Albareda realizan una nueva imagen y restauran el altar mayor. El pintor José Mª Rubio es el autor de las pinturas murales.

 La iglesia en su estado actual tiene partes mudéjares procedentes de la primitiva fábrica y barrocas resultado de las sucesivas restauraciones. 

ARQUITECTURA

 La iglesia mudéjar, obra del S.XIV, era de nave única, capillas laterales entre los contrafuertes y cabecera recta con triple capilla. La central es el actual camarín. El cerramiento es a base de bóvedas de crucería simple.

 Sobre las capillas laterales discurría una galería abierta a la nave y al exterior (sólo se conserva en parte) que es característica de las “Iglesias-fortaleza” y que aportan ése carácter militar.

 Los restos mudéjares de esta iglesia son importantísimos ya que pertenecen al tipo ya comentado de “iglesias-fortaleza” únicas su Aragón y que combinan perfectamente elementos militares y religiosos y en la que los mudéjares supieron adaptar el empleo de materiales deleznables y pequeños (ladrillos y yeso) sin perder la belleza y la estética. A la vez que se convierten en testimonio de una época de convivencias de razas y religiones.

 Lo más destacable artísticamente son las yeserías de la capilla lateral dedicada a San Francisco Caraciolo son de clara inspiración islámica y datados en el S.XV.

 La fábrica actual que se levantó respetando la antigua planta mudéjar carece de interés. El cerramiento se hizo con bóvedas de lunetos.

 El tesoro artístico se perdió con tantas depredaciones y la desamortización. La mayoría de las imágenes proceden de otro convento desaparecido