El origen de la
Cueva como lugar de culto es controvertido. La
tradición afirma que don Pelayo, persiguiendo a un malhechor que se habría refugiado en esta
gruta, se encuentra con un
ermitaño que daba culto a la
Virgen María. El ermitaño ruega a Pelayo que perdone al malhechor, puesto que se había acogido a la protección de la Virgen, y le dice que llegaría el día en que él también tendría necesidad de buscar amparo en la Cueva. Algunos historiadores dicen que lo más verosímil es que Pelayo y los cristianos, refugiados en la Cueva de los musulmanes, llevaran consigo alguna imagen de la Virgen y la dejaran allí después de su victoria en la Batalla de Covadonga.
Las crónicas musulmanas sobre la Batalla de Covadonga dicen que en esta Cueva se refugiaron las fuerzas de Pelayo, alimentándose de la miel dejada por las abejas en las hendiduras de la
roca. Las crónicas cristianas afirman que la intervención milagrosa de la Virgen María fue decisiva en la victoria, al repeler los ataques contra la Cueva.
La primera construcción en la
Santa Cueva data de tiempos de Alfonso I, el Católico quien, para conmemorar la victoria de don Pelayo ante los musulmanes, manda construir una
capilla dedicada a la Virgen María, que daría origen a la advocación de la Virgen de Covadonga (conocida popularmente como la Santina). Además del
altar a la Virgen se construyeron otros dos para
San Juan Bautista y San Andrés. Alfonso I hace entrega de esta
iglesia a los monjes benedictinos.
La Cueva estaba recubierta de madera pero en 1777 un incendio destruye la talla original de la Santina. La actual talla data del siglo XVI y fue donada al
Santuario por la
Catedral de Oviedo en 1778. La talla de la Virgen es de madera policromada, de dulces facciones, sostiene al Niño y una rosa de oro.
Durante la guerra civil la imagen de la Virgen desaparece, y es encontrada en la embajada de
España en
Francia en 1939. La capilla actual, de estilo neorrománico, es obra de Luis Menéndez-Pidal y Álvarez.