La première attestation d’une église à Sabart remonte au XIIème siècle, date où le Sabarthès est mentionné comme le centre d’une viguerie (circonscription administrative et juridique mise en place par Charlemagne).
En 1175, Notre-Dame de Sabart reçoit le titre de première commanderie de l'ordre de Saint Jean de Jérusalem et, à partir de 1296, elle est le siège de l'archiprêtrée du nouveau diocèse de Pamiers.
Une partie de l’architecture de la chapelle daterait du XIIIème siècle. Bien que peu de sources subsistent attestant d’une potentielle démolition et reconstruction à cette époque, un historien de la région penche en faveur d’une modification de l’édifice au XIIIème siècle suite aux ravages provoqués par le passage des croisés ou des Vaudois. Toujours est-il qu’elle conserve encore aujourd’hui des traces de cette architecture romane. Cette reconstruction fut rapide : on la place avant 1224 car en cette année le pape Honorius Ill rédige une bulle attestant de l’indépendance de l’église de Sabart vis-à-vis des paroisses environnantes. Cette permission exceptionnelle permet de mieux comprendre le statut qu’elle pouvait avoir à cette époque.
Au cours de son histoire, Notre-Dame de Sabart perdra et retrouvera cette indépendance tant convoitée par les paroisses environnantes pour les pèlerins qu’elle attire. Vers 1300, deux moniales sont mentionnées à demeure au sanctuaire pour accueillir les nombreux pèlerins, relayées au siècle suivant par une confrérie mise sur pied pour organiser les pèlerinages.
Jusqu’en 1550, il est fait mention de quelques restaurations intéressantes car elles témoignent de l’importance accordée autrefois à ce lieu de pèlerinage aujourd’hui oublié. Mais au XIVème siècle, alors que le catharisme touchait fortement la région, il est probable que la chapelle était en état de vétusté puisque le Saint-Siège accorda des indulgences à ceux qui participaient à sa restauration.
En 1461, il est à nouveau question d’une restauration. À cette occasion, le pape Pie II accorde une indulgence de 7 ans et de 7 quarantaines aux pèlerins qui se rendent à Notre-Dame de Sabart le 8 septembre, pour la fête de la Nativité de la Vierge, et qui y versent une obole.
Alors que les guerres de religions font rage dans la vallée, l'église de Sabart est pillée en 1568 : les protestants saccagent les statues, profanent les tombeaux et détruisent la toiture. 75 années durant, la chapelle n’est qu’une ruine et un lieu de brigandage où seul le cimetière est encore utilisé. Il faudra attendre la venue d’un nouveau curé dynamique pour que Sabart renaisse.
En 1643, l’abbé Martial Rivière demande à l'abbé de Foix François-Etienne de Caulet, futur évêque de Pamiers, de restaurer l’édifice. Celui-ci approuve l’initiative et y ajoute l’idée d’y faire construire un lieu de retraite pour les prêtres âgés, une maison de récollection et un institut de formation qui firent de Sabart un haut lieu spirituel du diocèse de Pamiers.
« Le curé Rivière avait dirigé les travaux et payé en grande partie de ses deniers les matériaux et les ouvriers. Les murailles de la petite église furent rebaties, le couvert, les lambris, le pavé furent refaits à neuf. On releva le maître-autel de même que ceux des deux chapelles consacrées l'une à sainte Anne, l'autre à sainte Magdeleine. »
Une fois l’édifice restauré, l’abbé Caulet y ajoutera aussi un orgue, une tribune et de nombreux biens. Il est probable que la fresque de l’église ait été réalisée à cette date.
« il construisit un tabernacle doré et trois retables dotés de cinq statuettes d'une grande beauté représentant la Vierge avec l'Enfant Jésus, saint Joseph, saint Jean l'évangéliste, sainte Anne et sainte Magdelaine. La nef lui parut trop assombrie avec ses croisées en meurtrière, il ouvrit à chacun des flancs de l'édifice deux grandes croisées qu'il muni de grilles et de vitraux. Il rétablit aussi la sacristie, fournit enfin les vases et les ornements nécessaires aux offices divins. »
L’édifice aurait été rendu au culte en 1652, soit moins de 10 ans après la demande de restauration. Et la maison de retraite pour les prêtres fut ouverte dès 1650. Les pèlerinages reprennent alors bon train et de nombreux miracles s’opèrent.
En 1663, un événement qui peut paraître anodin vient porter un coup à la notoriété du sanctuaire de Sabart. Jusqu’ici indépendante, la chapelle de Sabart est rattachée comme annexe à l'église Sainte-Quitterie de Tarascon. Une lutte d’un demi-siècle s’ensuit entre clercs et civils, pour redonner son indépendance à ce haut lieu de culte qui, selon ses défenseurs, transgresse la bulle papale en perdant son statut. Ces conflits ne purent finalement que ternir l’harmonie du lieu qui finit par retrouver son indépendance.
La Révolution vient à nouveau endommager Sabart : les révolutionnaires font des bâtiments annexes une grange à foin, et la chapelle est vendue comme bien national.
En 1842, l’abbé Alexis Vergé est nommé curé à Sainte-Quitterie de Tarascon. Sur les pas de l’abbé Rivière, il se prend à l'idée de faire rebâtir l’édifice encore une fois détruit. Il doit pour cela d’abord procéder à son rachat. En manque de ressources, il est aidé par deux autres prêtres et par plus de 200 habitants du village qui refusent de voir disparaître ce lieu de pèlerinage qui faisait leur fierté. L’église, en plus d’être rachetée et restaurée, accueille en sa maison à nouveau un asile pour les vieux prêtres infirmes, une résidence pour les missionnaires et une maison d’éducation.
L’édifice est classé monument historique en 1847, sur la demande de l’abbé Vergé. De nombreux miracles sont recensés à cette époque, notamment durant l’épidémie de choléra de 1854. La maison des missionnaires est inaugurée en 1860 par les pères de Garaison mais elle essuie des problèmes administratifs et la congrégation est ensuite victime des expulsions de 1903. La maison est alors à nouveau vendue aux enchères.
C’est Viollet-le-Duc qui reconstruit la façade de l’église, à partir de 1865. L'intérieur est remanié jusqu'en 1901. La statue de la Vierge, autrefois sur l’autel, est déplacée sur la pile gauche à l’entrée de la chapelle. L’autel est modifié, les peintures restaurées ou refaites. C'est au cours de cette campagne que le chœur est orné de vitraux du maître toulousain Louis Gesta.
