La storia narra che alla fine di marzo del 1888, la Vergine Maria apparve a due contadine che si trovavano a pascolare un gregge.
La contadina che assistette a questa visione narrò di aver veduto Maria SS. Addolorata che si trovava inginocchiata ai piedi di Gesù, fissando il cielo e con le braccia allargate a mo’ di offerta.
Qualche mese più tardi il vescovo di Bojano, Monsignor Francesco Macarone Palmieri, raggiunse la località dell’apparizione per verificare personalmente cosa stava accadendo a Castelpetroso, assistendo anche lui ad un’apparizione della Vergine.
Fu così che due anni più tardi, il vescovo diede inizio ai lavori per la costruzione della Basilica dedicata a Maria SS. Addolorata.
L’esterno della Basilica è caratterizzato da una imponente facciata incorniciata da due torri campanarie ed è ripartita in tre sezioni orizzontali ognuna delle quali finisce con una cuspide triangolare.
I tre portali, decorati con lunette musive, raffigurano l’Incoronazione di Maria, l’Annunciazione e Gesù crocefisso.
I battenti di bronzo, invece, raffigurano scene del Testamento.
I campanili a pianta quadrata, hanno due ordini di bifore sovrapposte e, al loro interno celano un concerto di dieci campane.
All’interno, la pianta centrale è formata da un’aula a otto lati sulla quale si erge la cupola a sua volta chiusa da un deambulatorio dove sono presenti delle cappelle absidate.
Le sei cappelle che si aprono ai lati vedono la presenza di un altare in marmo sul quale domina una tela del Trevisonno ognuna della quali rappresenta i dolori di Maria.
Il Santuario si trova a poca distanza dall’antico cammino usato da pellegrini e pastori che conduce alla Cappella delle Apparizioni.