Il luogo di culto venne edificato sul sito dove in precedenza si trovava la cappella cimiteriale di San Rocco e questo per onorare il voto espresso alla Madonna da parte dei fedeli di Mezzana. Il cantiere, affidato a Stefano Panizza, venne aperto nel 1707 e chiuso quattro anni dopo. La facciata venne conclusa solo nel 1746, quando fu ultimato il portale. Altre fonti datano la sua costruzione in epoca posteriore, nel 1780, e specificano che il luogo venne scelto perché in quel punto sarebbe apparsa la Madonna.[4][3]
Un rovinoso nel 1862 incendio creò molti danni e fu necessario provvedere al rifacimento delle coperture. La solenne consacrazione venne celebrata il 17 agosto 1876.[1][3]
Un nuovo incendio danneggiò ancora la chiesa nel 1904 e il progetto per il suo restauro, che comportò anche modifiche alla facciata, fu affidato a Emilio Paor. L'edificio fu così completamente rivisto con la riparazione delle murature portanti, il rifacimento della copertura del tetto e della facciata.[1][4][3]
Il luogo di culto, meta da decenni di pellegrinaggio, dopo la fine della seconda guerra mondiale non venne più utilizzato per le funzioni sacre e fu ridotto a magazzino per la vicina e più antica chiesa parrocchiale dei Santi Pietro e Paolo. Fu solo verso la fine del XX secolo che si decise il suo restauro. I lavori vennero iniziati nel 1988 e la solenne riapertura ai fedeli si celebrò nel 1999.[1][3]
La chiesa della Madonna di Caravaggio si trova accanto alla parrocchiale di Mezzana e mostra orientamento tradizionale verso est. La facciata a capanna in stile neoclassico è scandita da lesene di ordine tuscanico sopra le quali, distanziato, si trova il grande frontonetriangolare. Il portale è architravato e incorniciato da pietra calcarea. Nella parte mediana si trovano tre nicchie vuote che sino agli anni settanta ospitavano tre statue lignee. Sopra il portale, in alto, si apre la finestra a lunetta.[1][4][2]
Interni
La navata interna è unica con due campate coperte da volta a botte a lunette. Il presbiterio corrisponde alla terza campata originale. Nella sala sono presenti tre altari, la pala d'altare del XIX secolo attribuita a Giuseppe Andreis e una Via Crucis.[1][4][2]