En el año 711 se produce la invasión de la Península Ibérica por los pueblos árabes y del norte de África, ocupando todo el antiguo reino visigodo hasta que, en el año 722, en el lugar de Covadonga un caudillo cristiano, Don Pelayo, planta cara al ejército musulmán y consigue derrotarlo, iniciándose la llamada Reconquista.
El lugar de la batalla es un lugar cerrado, propicio para una gran emboscada, pero en todo caso la victoria se consideró milagrosa, gracias a la intervención de la Virgen María quien, según la tradición piadosa, entregó personalmente una Cruz a Pelayo como estandarte. Este hecho marcaría para siempre la historia de Cangas de Onís, de Asturias y aún de España, pues la consecuencia inmediata de esa victoria es la fundación de un pequeño reino, el Reino de Asturias, que será el germen de posteriores reinos y dinastías.
Del pasado medieval del Santuario quedan unos pequeños restos (unos sepulcros del S.XI en el claustro de la Colegiata) porque el antiguo templo, construido dentro de la Cueva, ardió en un incendio la noche del 15 de octubre de 1777. Nada se salvó, ni joyas, ni ornamentos litúrgicos, ni tan siquiera la talla románica de la Virgen. A partir de ese momento el Santuario experimentó un lentísimo proceso de recuperación que duró hasta iniciado el S.XX.
La parte más antigua del Santuario se corresponde actualmente con la Colegiata de San Fernando (S. XVI). Por debajo de ella se aprecian las grandes estructuras de cimentación diseñadas por el arquitecto real Ventura Rodríguez por encargo de Carlos III para reconstruir el esplendor perdido en el incendio. Por falta de recursos económicos no se llegó a ejecutar más que la canalización del río (el actual Pozón, y la Cola de Caballo) y los cimientos. Por encima se había ideado un colosal templo neoclásico de planta circular rematado por una cúpula que cubriría por completo la fachada de la montaña y englobaría en su interior la Santa Cueva.
Debió aguardarse un siglo completo para que el proyecto definitivo de iglesia, la actual, tomase forma. El proyecto se debe al llamado “Alemán de Corao”, Don Roberto Frassinelli, (polifacético personaje romántico afincado en esta localidad) que planificó recortar el cerro que cerraba el Santuario por la derecha para ganar suficiente espacio para construir una iglesia de estilo neo-románico. Las obras fueron iniciadas en 1877 y se inauguró en 1901.
La apariencia actual de la Santa Cueva data de los años 40, cuando se construye la pequeña iglesia-sagrario, y la exedra que enmarca la talla de Ntra. Sra. de Covadonga (S. XVII). En una pequeña hornacina se conservan los sepulcros del Rey Don Pelayo y de Alfonso I. La Cueva se comunica con el exterior por medio de la llamada Escalera de las Promesas, y por el túnel artificial abierto en 1901. Sobre la entrada del túnel que comunica con la explanada de la Basílica se localiza una campana monumental de 4 toneladas de peso, obra del italiano Xabero Sortini, ganadora de una medalla de oro en la Exposición Universal de París de 1901, que fue regalada al Santuario por la fundición asturiana Duro Felguera.
