El santuario se erigió durante el obispado de Moscoso y Sandoval para custodiar los supuestos restos de los santos martirizados Bonoso y Maximiano, encontrados en esta villa a principios del siglo XVII, así como los restos de más de 3.000 mártires de los primeros cristianos durante la época romana. Se levantó entre 1617 y 1619 con piedra de Santiago de Calatrava y, según planeó Juan de Aranda y Salazar, que también trabajó en la catedral de Jaén, se superpusieron dos iglesias. En la parte inferior se horadó una cámara para ser vista desde fuera, a modo de cripta, con acceso por el cementerio de los Santos. Presenta un retablo de yeso poli cromado, decoración barroca, que no se terminó hasta mediados del siglo XIX, lápidas con las historias de los mártires y una portada plateresca. La parte superior tiene su entrada desde la Plaza de Santa María, por una portada de 1659, y su planta es de una sola nave cubierta con bóveda de cañón con lunetos y pilastras arquitrabadas que sostienen arcos de medio punto. La planta superior estaba destinada a albergar las imágenes en piedra de San Bonoso y San Maximiano, las cuales nunca se llegaron a colocar.  En el año 1843, con la Desamortización de Mendizábal, se trasladan las imágenes a la iglesia de Santa María, y las reliquias de los mártires al piso superior. Quedando el piso inferior sin funcionalidad. Actualmente este espacio alberga el Museo Religioso de las parroquias de Arjona donde se expone buena parte del patrimonio de la cofradía, así como dibujos antiguos y fotografías.