Sorto nel 1268 ad opera della Congregazione Laica dei Frati di Maria Madre di Cristo di Marsiglia, il complesso conventuale di Nostra Signora di Valverde, venne elevato al rango di Santuario mariano nel 1483.
In esso si conserva un miracoloso dipinto su tavola (sec. XII- XIII), raffigurante la Madonna “Odigitria”, ovvero dipinta secondo canoni iconografici bizantini e russi (Vergine a mezzo busto che indica con la mano destra il Bambino seduto in atto benedicente). Secondo una tradizione la venerata icona fu trovata sulla spiaggia e portata nella chiesa di recente edificata; un’altra tradizione la vuole dono di un partecipante alla terza crociata nel 1189. In seguito ai numerosi miracoli attribuiti alla Madonna di Valverde, soprattutto in occasione delle guarigioni intervenute durante le epidemie di peste del 1485 e 1504, il santuario divenne meta di frequenti pellegrinaggi, e la Madonna proclamata Patrona principale della città, alla cui Magistratura il complesso fu affidato.
L’edificio fu rimaneggiato in diverse occasioni perdendo le linee primitive, e oggi presenta comunque il bell’aspetto romanico a tre navate, con facciata a capanna dotata di due contrafforti e un grande rosone centrale. All’interno, oltre la miracolosa icona della Vergine, si possono ammirare le quattro statue dei Santi protettori di Tarquinia: Secondiano, Teofanio, Lituardo e Pantaleone. La festa della Madonna di Valverde si celebra il 9 Maggio.