El origen del actual edificio es una iglesia medieval anterior que se levantó en el siglo XIII, cuando la tradición sitúa el descubrimiento de la imagen de la virgen, y que aparece citada por primera vez en 1289.

Se han interpretado como parte de una edificación militar, que más tarde se integró en la primitiva iglesia de La Peña.

En la cripta, construida para ampliar el antiguo solar, también se ve algún resto de este aparejo.

La primitiva imagen de la Virgen de la Peña era de estilo gótico, pero se perdió en la Guerra Civil. La actual es de nueva talla realizada por el escultor grausino Felipe Coscolla (1880-1940).

En 1538 el clero y el Concejo de Graus querían edificar una nueva iglesia. Tras informarse de cómo la basílica de San Juan de Letrán de Roma solicitaron al Cabildo su deseo de fundarla. Ese mismo año fue concedido. Diez años y otras tantas cuarentenas de Perdón, para que los fieles con tanta mayor liberalidad alarguen sus caritativas manos. Se concedió también la indulgencia plenaria, con las condiciones de las basílicas menores.

Una inscripción en la portada indica que la obra debió llevar buen ritmo al principio, pero se observan dos fases claramente en ella. La primera, realizada entre 1539 y 1543, es una obra arquitectónicamente gótica tardía: incluye el ábside, sobre el que se eleva una torre terminada en chapitel, y el primer tramo de la iglesia, cubierta con bóveda de terceletes; se identifica en el exterior por las molduras que subdividen el muro y por los contrafuertes que sirven para contrarrestar el peso de la bóveda.

Ricardo del Arco atribuía la iglesia a los maestros Juan de Zeant y Juan de Mata. Se refería, sin duda, a esta primera fase de la obra.

Lo más destacable de esta fase es la portada de 1543, seguramente de un autor diferente del resto. Es una obra renacentista. La decoración es abundante: candelieri en las jambas, casetones en el intradós, y angelotes en la rosca del arco, escudos de la villa en las enjutas, guirnaldas con bucráneos, angelotes, calaveras en el friso, en el centro del cual desciende un pájaro sobre la clave del arco (¿Espíritu Santo?)

Tras la realización de la portada los medios económicos debieron faltar y la construcción se detuvo unos años. En 1553 el abad de San Victorián, Don Joan de Pomar, consiguió permiso del nuncio papal para desviar nuevos fondos para la obra y dos años después se firmaba con Jaques de Anduxes, vecino de Lascuarre, la finalización de la obra. Sin embargo, el contrato cambió de manos cuando en 1556 se contrata nuevamente a Joan Tellet, de Monzón. A este maestro, se lo obligó en primer lugar terminar el pórtico conforme a como estaba empezada la portada, de manera que frente a las columnas que ya estaban hechas debía hacer otras dos y colocar entre ellas un calvario con un entablamento similar al existente.

Después, realizó el segundo tramo de la iglesia y cubrió esta parte con bóveda estrellada más decorada que la del otro tramo. Por último, realizó la escalinata que comunican el pórtico con el patio y reparar un puente de la villa. La obra debía realizarse en cuatro años y por ella cobró 22000 sueldos. Esta segunda fase se identifica en el exterior por sus muros lisos y por la falta de contrafuertes, ya que se optó por achaflanar las esquinas interiores del templo. Esta solución evita que los contrafuertes ocupen espacios de la rampa de subida al conjunto y de la escalinata de acceso. Es la traza, fechada en 1555 se observa una bóveda estrellada, que fue destruida en la Guerra Civil y reconstruida imitando la del primer tramo.

Joan Tellet era un artista que firmaba sus obras: Joanes Tellet en dos cartelas del friso del pórtico. Además, en el pórtico tenía que hacer un crucifijo (que se perdió en la guerra), la Virgen y San Juan, en clara advocación mariana y laterense.

La capilla de San Juan de Letrán tiene un carácter representativo de la vinculación a la basílica romana y de la independencia de las jurisdicciones. La fachada y otro muro de la capilla ya se habían realizado en 1560; los nuevos muros, ocultos al patio, se hicieron en mampostería como la futura casa hospital.

La casa u hospital estaba prevista ya en 1538, pero su construcción es posterior a la iglesia (1560), ya que su estructura se apoya sobre ella. En principio, hay datos de ella antes de que finalice ese siglo. El edificio es de mampostería y tiene tres plantas: la primera con doce arcos de medio punto cobija la rampa de acceso; la segunda tiene una hermosa galería con dieciséis columnas torsas y otra columnata interior con seis arcos rebajados que comunica con la plaza del pozo; en la tercera, de ladrillo, se hallan habitaciones destinadas a Hospital de Peregrinos. En el ángulo sur se alza un pequeño cuerpo rematado con una galería de arcos de medio punto de ladrillo, semejantes a las de los palacios renacentistas aragoneses, mientras que en el ángulo norte se encuentra con otro edifico, sobre la entrada y adosado a la iglesia, donde debía residir el clero que se encargaba del edificio.

La columnata tenía clara función de claustro. Las inscripciones en griego de sus columnas lo dejan claro: Buscad las cosas de arriba; Pensad en las cosas de arriba; Nada con exceso; Conócete a ti mismo; Con Dios. Algunas de ellas están sacadas de escritos en el Santuario de Delfos.

Los retablos y esculturas fueron destruidos en la Guerra Civil, salvo el de San Juan de Letrán. Se trata de un retablo que presenta dos cuerpos, el principal enmarcado por dos columnas salomónicas adornadas con hojas de vid y racimos de uvas y guardapolvos laterales, y el ático, más pequeño y unido al anterior por el escudo de los Heredia. Fotografías antiguas dan testimonio de la apariencia del interior. Esteban de Esmir, natural de Graus y obispo de Huesca entre 1641 y 1654, mecenas del armonioso conjunto formado por los tres retablos principales, datados de esas fechas.

*A.H.M.G.: Carpeta 1, nº 8. Se trata de una confirmación de 1363 de un privilegio de 1289.