Este templo tiene el gran peso histórico de ser considerado la primera construcción religiosa levantada en Chile, y tiene directa relación con el fundador de la ciudad de Santiago, Don Pedro de Valdivia y su amante, Doña Inés de Suárez.
Su historia comienza en 1540, cuando las huestes de Pedro de Valdivia llegaron desde el norte al valle central de esta región. En el sector de la Chimba montaron el campamento principal y Doña Inés decide crear una ermita en un lugar cercano, que era considerado sagrado para los indígenas del sector.
Posteriormente en 1545, con la formación de la ciudad de Santiago y repartida sus tierras, Doña Inés decidió construir un elemento de mayor envergadura y resistencia, por lo que optó por edificar en piedra en la cima del Cerro Huechuraba (actual Cerro Blanco) otra ermita para adorar a la Virgen de Montserrat, patrona de Cataluña, de la cual era devota, considerándose esta construcción como la primera de carácter religioso en nuestro país. Sin embargo, por lo difícil de su emplazamiento, decidieron traerla nuevamente a los pies del cerro y se edificó una nueva capilla y un pequeño claustro adyacente, rodeada de hermosas viñas, que le da desde aquella época su particular nombre. Lamentablemente, duraría solo algunos años ya que el gran terremoto de 1647 la dejaría prácticamente en el suelo. Se volvió a construir una nueva capilla, la tercera, de la cual no existen claros datos, aunque se sabe que también fue demolida.
Así este lugar de veneración de Montserrat fue cayendo lentamente en el olvido. La congregación de los Dominicos, que eran dueños de los terrenos del sector cedidos anteriormente por Rodrigo de Quiroga, esposo de Inés de Suárez, se les hacía cada vez más difícil poder mantener el santuario, pues debido a la exclaustración de gran parte de los religiosos, no habían suficientes frailes para las demandas espirituales. A eso se sumó el deseo del gobierno de turno por confiscar los terrenos en los cuales se encontraba la capilla, por lo que los frailes Dominicos no tuvieron mejor opción que venderlos. La adquisición de éstos fue por parte de Pedro Nolasco León y Enrique Campino, aunque la capilla y el claustro quedaron en manos dominicas. Posteriormente los terrenos igualmente se confiscaron y pasaron de un dueño tras otro sin preocuparse de la construcción religiosa, lo que la dejó en un ruinoso estado por falta de cuidado, por lo que hubo que demolerla.
Se iniciaron las gestiones para construir una nueva iglesia en un terreno contiguo y, para evitar el problema de la humedad asociada, se proyectó en un terreno cedido por el antiguo comprador de los terrenos a los dominicos, Pedro Nolasco. Corría el año 1834 cuando se construyó la nueva iglesia, que permaneces hasta el día de hoy. En el año 1990 es declarada monumento histórico por ser un lugar que constituye un testimonio histórico de la fundación de Santiago.
Lamentablemente, el terremoto del 27 de febrero de 2010 la dejó con graves daños, principalmente relacionados con sus muros agrietados, su techumbre, y daños estructurales en la torre. Sin embargo, bajo la Fundación Paternitas, su actual administradora, generó en 2012 un programa de restauración.
Actualmente, a comienzos de 2016, el consejo regional de la municipalidad de Recoleta aprobó un proyecto de restauración para reparar este monumento histórico, trabajo mancomunado con la Intendencia de la Región Metropolitana, que permitirá volver a poder apreciar en su máximo valor esta hermosa iglesia heredera de aquella pequeña ermita del Cerro Huechuraba de mediados del siglo XVI, y que es parte fundamental de la identidad de la ciudad de Santiago.