Sormontato dalla caratteristica grande cupola, il Santuario è meta annuale di pellegrinaggio da parte della comunità parrocchiale di Castagnole delle Lanze.
Il tempio attuale, iniziato nel 1867 e terminato nel 1882, è stato eretto nel luogo dove sorgeva la primitiva chiesa costruita nel 1726.
In esso si venera l’immagine della Madonna dipinta nel XV secolo sulla parete esterna di un seccatoio per le castagne, che era posto su una delle tante strade che collegavano la Liguria al Piemonte.
Fu proprio durante uno di questi viaggi che avvenne il miracolo della restituzione della vista ad un bimbo cieco dalla nascita. La Sacra Effige divenne oggetto di venerazione e già nel 1618 veniva restaurata a cura della famiglia David.
Nel 1818 l’immagine fu tagliata, con parte del muro, e collocata nella nicchia sopra l’altare.
L’organo del Santuario, costruito nel 1855 dal famoso organaro pistoiese Nicomede Agati, è di grande valore ed è stato restaurato di recente.
Tra gli ex voto conservati, è di notevole interesse la serie di tavole dipinte dal pittore cairese Carlo Leone Gallo.
Nel 1865 la Madonna del Deserto è stata proclamata patrona della Val Bormida.
Informazioni più approfondite, compresi gli orari di apertura e delle Sante Messe, sono disponibili presso il sito del Santuario www.desertodimillesimo.it