S'han trobat restes de ceràmica ibèrica al fer-se una placeta i una font sota l'ermita.[1]

L'existència de l'ermita està documentada en un testament atorgat el 12 de maig de 1299. Hi ha una llosa al pòrtic de la placeta amb la inscripció "B(eata). M(aria). Giberga. Me. Fecit. Ann(orum) 1591".[1]

Als peus de l'església, hi ha una llosa funerària amb la data de 1737.[1] El juny de 1811, amb l'atac de Suchet al poble, l'ermita va ser saquejada i incendiada. L'edifici va quedar quasi enderrocat, i la imatge se salvà perquè prèviament havia estat amagada en un avenc.[2] Després de la guerra del francès, l'any 1814, es va reconstruir. Durant la primera guerra carlina es va tancar l'ermita, i la imatge no hi va retornar fins al 1841. La imatge de la Verge amb el nen, de fusta ennegrida, sembla del segle xviii.[1] Aquesta imatge, juntament amb altres elements de l'ermita i l'arxiu va ser cremada el 1936.[2]

Sembla que del 1439 al 1835 en tingueren cura els frares d'Escornalbou i una tradició no provada hi esmenta un convent de benedictines. Segons la tradició la imatge original havia estat trobada per un pastor sota una palmera.[3] Segons Joan Amades, el costum d'encendre grans fogueres a la Roca la nit de sant Joan, costum que es conservà fins a finals del segle xix, era una reminiscència de cultes pagans.[4]

Damunt l'ermita de la Roca hi ha la capella de Sant Ramon, emblanquinada per servir de guiatge als mariners; la imatge del sant havia estat trobada a la mar i la primera capella fou construïda vers el 1818. L'ermita, molt batuda pel vent, va ser abandonada durant la primera guerra carlina. Fou restaurada el 1902 per un grup de dones de Mont-roig i els reusencs Miquel Herrera i Prudenci Anguera. Des de la capella es domina una extensa i bella panoràmica que abasta una trentena de pobles.