Eretto nel 1829 in stile neoclassico, nasce per volontà e con il contributo della Magnifica Comunità di Fiemme, grazie anche al lascito del pittore di Varena Don Antonio Longo.
Nel Santuario è esposto il voto solenne del 1944 espresso alla Madonna della Magnifica Comunità di Fiemme durante la seconda Guerra Mondiale e quello di affidamento della Valle alla sua protezione compiuto cinquant'anni più tardi. Il timpano esterno riporta la Beata Vergine Addolorata e scene della vita di Gesù, mentre sulla controfacciata interna campeggia Cristo sulla Croce, entrambi affreschi di V. Melchiori (1940). La statua esposta è una Pietà tardo gotica della seconda metà del 1400.
Il Santuario è mèta lungo i secoli di numerosi pellegrinaggi. Antica e vivissima è la devozione della popolazione di Fiemme verso la Madonna Addolorata.
