El Santuario, diseñado por Antonio Cua, fue consagrado a la Virgen del Rosario en mayo de 1891.
Su fundación fue posible gracias al trabajo incansable del Beato Bartolo Longo. Abogado de Latiano, provincia de Brindisi, que llegó a Pompeya en 1872 para cuidar las propiedades de la condesa De Fusco, con quien se casó en 1885.
Al mismo tiempo, se inicia una intensa actividad de difusión de la religión cristiana con la constitución de la Cofradía del Santo Rosario. Para la construcción de una gran iglesia dedicada a la Virgen del Rosario promovió con la población una campaña de suscripción llamada "un centavo al mes".
La fachada del Santuario de Pompeya está realizada en travertino según un proyecto del arquitecto. Giovanni Rispoli, se completó en 1901.
En la parte superior se encuentra la estatua monumental de la Virgen del Rosario esculpida, en un solo bloque de mármol de Carrara, por Gaetano Chiaramonte. La fachada tiene un atrio con tres arcos en la parte inferior, en el superior en el centro se encuentra la Logia Papal adornada con dos columnas de granito.
El campanario, construido sobre un proyecto de Aristide y Pio Leonori, en 1925, en granito gris y mármol blanco, tiene cinco pisos. En la parte superior hay una cúpula de bronce coronada por una cruz enjoyada en cobre y bronce. El interior del Santuario es de cruz latina con tres naves, la central está presidida por una enorme cúpula de 57 metros de altura.
Las paredes están adornadas con mármoles policromados y frescos que ilustran los hechos y la historia del Santuario. En el centro del altar mayor está la pintura de la Virgen del Rosario con el Niño ya los lados San Domenico y Santa Caterina da Siena.
La pintura, encerrada en un marco de bronce dorado, está rodeada por los 15 misterios del Rosario pintados por Vincenzo Paliotti. La procedencia de la pintura es singular. Fue comprado por el padre Alberto Maria Radente del convento de S. Domenico Maggiore a un comerciante de segunda mano de Nápoles, quien lo donó a Bartolo Longo. El transporte a Pompeya lo realizaba un carretero en un vagón cargado de estiércol.
Cuando se supo que una joven, que se volvió hacia la Virgen, se curó de epilepsia, el cuadro se convirtió en objeto de culto y devoción popular en todo el mundo.
El 8 de mayo y el primer domingo de octubre se recita la Súplica a la Virgen escrita por el propio Bartolo Longo.
La misma, para dar asistencia a los pobres, huérfanos, hijos de presos, inició la creación de una serie de obras sociales y religiosas, como el orfanato de mujeres, la imprenta del valle, el hospicio para las hijas de los presos, el casas, el hospicio para los hijos de los presos.
Tras el traslado de todas las obras creadas por Bartolo Longo a la Santa Sede, el Santuario se convirtió en Basílica Pontificia. El Fundador murió el 5 de octubre de 1926 a la edad de 84 años y fue proclamado Beato en octubre de 1980 por el Papa Juan Pablo II; que visitó Pompeya el 21 de octubre de 1979 y el 7 de octubre de 2003. El monumento de estela esculpido en 1962 por Domenico Ponzi que se encuentra frente al Santuario está dedicado a Bartolo Longo.
