La historia de Nuestra Señora de Valverde está profundamente arraigada en la tradición y la devoción popular de Fuencarral, un barrio del norte de Madrid. el 25 de abril de 1242, unos pastores encontraron una imagen de la Virgen María en una retama en un paraje conocido como la Cuesta del Cuervo. Tras trasladarla a la iglesia del pueblo, la imagen desapareció y fue hallada nuevamente en su lugar original. Este suceso se repitió, interpretándose como el deseo de la Virgen de ser venerada en ese sitio. Durante la construcción de la ermita en 1429, se dice que brotó una fuente milagrosa que cesó al finalizar las obras. Aún se conserva un pozo.del santuario con una inscripción que conmemora este hecho.
En 1595, el rey Felipe II aceptó el patronato de la ermita y promovió la construcción de un monasterio dominico junto a ella. Sin embargo, en 1596, cedió el patronato a Juan Ruiz de Velasco y su esposa, quienes fundaron el convento en 1607. El complejo fue ampliado en el siglo XVIII por los marqueses de Murillo, destacando la construcción de una casa-palacio y la remodelación de la iglesia.
La Hermandad de Nuestra Señora de Valverde, fundada en 1990, organiza anualmente las fiestas en honor a la Virgen, que comienzan el 25 de abril con una romería y concluyen el 3 de mayo con el retorno de la imagen al santuario. En 2012, el santuario fue declarado "Santuario Mariano Diocesano"