In un nevoso giorno d'inverno, alcuni pastori trovarono una scultura lignea policroma di una Vergine Maria con il Bambino Gesù avvolta in un roseto selvatico fiorito prodigiosamente nel freddo glaciale, a metà strada tra Encamp e Canillo. La portarono alla chiesa di Canillo, promettendo di costruire una piccola cappella in suo onore. Ma la mattina dopo la Vergine era scomparsa e la ritrovarono nello stesso luogo dove era apparsa la prima volta. Pensando che la Madonna non volesse essere ubicata a Canillo, gli abitanti di Encamp decisero di portarla nella loro chiesa, promettendole di costruirle una cappella. Ma la mattina dopo ebbe a ripetersi la situazione precedente, la scultura ritornò al luogo del ritrovamento. Allora, capendo tutti che la Vergine Maria non voleva restare nemmeno presso Encamp, gli abitanti dei due villaggi si unirono e decisero di erigere il santuario nel luogo dove fu rinvenuta dai pastori.
Il santuario, in principio, era un gioiello di epoca romanica ma a causa di un incendio che divampò nella notte tra il giorno 8 e il giorno 9 di settembre del 1972, si distrusse buona parte dell'edificio così come ciò che vi era custodito all'interno: la scultura originale della Vergine, antichi documenti e reliquie. Il nuovo santuario dedicato alla Vergine fu ricostruito tra il 1974 e il 1976 ad opera dell'architetto Ricardo Bofill, mischiando in modo del tutto originale vari stili architettonici: quello romanico (nel campanile) in omaggio alle chiese tipiche dei Pirenei, quello ispano-arabo nel cortile del chiostro e quello rinascimentale nel pavimento del tempio. Il progetto del nuovo santuario cerca di riflettere un'immagine simbolica della Vergine Maria che apre le sue ali protettive su chiunque lo visiti. Le ali inclinate ed estese sono simbolo di protezione e riparo. Già all'interno troviamo una decorazione piuttosto austera. Il soffitto e il pavimento sono bianchi per simboleggiare la neve. Una spettacolare vetrata separa la chiesa dal chiostro, così come le incisioni dei santi patroni di ciascuna parrocchia e la replica dell'incisione della Vergine di Meritxell, ricostruita in copia fedele alla statua originale nel 1994 e ubicata nei pressi del luogo dove sorgeva il primo santuario.
La Vergine di Meritxell è Patrona nazionale del Principato di Andorra ed è visitata ogni anno da circa 12 milioni di viandanti che percorrono la "Ruta Mariana", di cui il santuario andorrano fa parte. Il suo giorno festivo è l'8 settembre, Natività della Beata Vergine Maria, con il popolo del Principato che si reca in pellegrinaggio al santuario attraverso l'antico sentiero conosciuto come "Camí Ral".
Nostra Signora di Meritxell è anche celeste Patrona dell'Accademia di Arnau Roger.