Le sanctuaire, conçu par Antonio Cua, a été consacré à la Madonna del Rosario en mai 1891.
Sa fondation a été possible grâce au travail inlassable du bienheureux Bartolo Longo. Avocat de Latiano, province de Brindisi, venu à Pompéi en 1872 pour s'occuper des propriétés de la comtesse De Fusco, qu'il épousa en 1885.
Dans le même temps, une intense activité de diffusion de la religion chrétienne s'amorce avec la création de la Confrérie du Saint-Rosaire. Pour la construction d'une grande église dédiée à la Madonna Del Rosario, il a promu auprès de la population une campagne de souscription appelée "un sou par mois".
La façade du Sanctuaire de Pompéi est en travertin sur un projet de l'architecte. Giovanni Rispoli, a été achevé en 1901.
Au sommet se trouve la statue monumentale de la Vierge du Rosaire sculptée dans un seul bloc de marbre de Carrare par Gaetano Chiaramonte. La façade a un atrium avec trois arches dans la partie inférieure, dans la partie supérieure au centre se trouve la loggia papale ornée de deux colonnes de granit.
Le clocher, construit sur un projet d'Aristide et Pio Leonori, en 1925, en granit gris et marbre blanc, compte cinq étages. Au sommet, il y a un dôme en bronze surmonté d'une croix ornée de bijoux en cuivre et en bronze. L'intérieur du Sanctuaire est une croix latine à trois nefs, celle du centre est dominée par un immense dôme de 57 mètres de haut.
Les murs sont ornés de marbres polychromes et de fresques qui illustrent les faits et l'histoire du Sanctuaire. Au centre de l'autel principal se trouve le tableau de la Vierge du Rosaire avec l'Enfant et sur les côtés San Domenico et Santa Caterina da Siena.
Le tableau, enfermé dans un cadre en bronze doré, est entouré des 15 mystères du Rosaire peints par Vincenzo Paliotti. La provenance du tableau est singulière. Il a été acheté par le père Alberto Maria Radente du couvent de S. Domenico Maggiore à un brocanteur de Naples, qui en a fait don à Bartolo Longo. Le transport à Pompéi était effectué par un charretier sur un wagon chargé de fumier.
Lorsqu'on apprit qu'une jeune femme, qui s'était tournée vers la Madone, était guérie de l'épilepsie, le tableau devint l'objet d'une dévotion populaire dans le monde entier.
Le 8 mai et le premier dimanche d'octobre, la Supplication à la Madone écrite par Bartolo Longo lui-même est récitée.
Le même, pour venir en aide aux pauvres, orphelins, enfants de prisonniers, a commencé la création d'une série d'œuvres sociales et religieuses, telles que l'orphelinat des femmes, l'imprimerie de la vallée, l'hospice pour les filles de prisonniers, la maison des ouvriers maisons, l'hospice pour les enfants de prisonniers.
Suite au transfert de toutes les œuvres créées par Bartolo Longo au Saint-Siège, le Sanctuaire est devenu la Basilique pontificale. Le Fondateur mourut le 5 octobre 1926 à l'âge de 84 ans et fut proclamé Bienheureux en octobre 1980 par le Pape Jean-Paul II ; qui a visité Pompéi le 21 octobre 1979 et le 7 octobre 2003. Le monument sculpté en 1962 par Domenico Ponzi qui se dresse devant le Sanctuaire est dédié à Bartolo Longo.
