En el interior de la cueva el rey Alfonso I el Católico (739-757) construyó en 740 una iglesia de madera de tejo con tres altares dedicados a la Virgen María, a San Juan Bautista y a San Andrés. Esta iglesia recibía el nombre de Templo del Milagro porque era milagroso como podía mantenerse volada y colgada de la montaña. Encomendó la custodia del lugar a los monjes benedictinos.

En 1777 un incendio destruyó el antiguo templo, que se encontraba contiguo a la Santa Cueva donde se veneraba y se venera a la Virgen de Covadonga (La Santina), conmemorativo de la batalla de Covadonga. Igualmente ardió en su totalidad lo que contenía la cueva, que estaba completamente recubierta de madera. Se decidió entonces levantar uno nuevo a modo de monumental santuario, para lo que se pidió limosna en toda España, con la oposición del cabildo, ya que los canónigos querían reconstruir el templo de la Santa Cueva y el santuario ideado por el arquitecto Ventura Rodríguez, que nunca pudo llevarse a cabo.

El empuje definitivo para la construcción no llegó hasta un siglo después y sería el rey Alfonso XII el que se interesase en la conclusión de esta obra. El diseño clasicista de Ventura Rodríguez, de difícil y costosa construcción, dará paso a un diseño neomedievalista. La idea original de este nuevo proyecto fue del erudito alemán Roberto Frassinelli, conocido como el alemán de Corao, que era gran dibujante pero no era arquitecto y tuvo que ceder su puesto al arquitecto Federico Aparici, titulado de la Academia de San Fernando; aun así el alemán tuvo tiempo de dirigir las obras de la cripta.