Dopo la caduta di Napoleone (1769-1821), il 30 agosto 1814 il consiglio decurionale di Torino stabiliva che si ricordasse il rientro di Vittorio Emanuele I (1759-1824) nella capitale, avvenuto il 20 maggio precedente, non solo con degni festeggiamenti da celebrarsi in ogni anniversario (corse dei cavalli, distribuzione di 6.000 pani bianchi ai poveri, illuminazione delle chiese, fuochi artificiali sul Po, 12 spari di cannone), ma anche mediante l’erezione di un tempio dedicato alla Gran Madre di Dio. Con la scelta di uno dei progetti presentati dall’architetto Ferdinando Bonsignore (1760-1842) - lo stesso che si era aggiudicato la realizzazione della piazza dove avrebbe dovuto sorgere la chiesa - soltanto il 23 luglio 1818 si ebbe la posa della prima pietra. Nonostante i propositi espressi affinché i lavori procedessero con maggiore alacrità, negli anni successivi il Comune, per carenza di fondi, fu costretto a dirottare i denari dei festeggiamenti all’esecuzione dell’edificio. Solo sotto il regno di Carlo Felice (1765-1831), nel 1827, a ben sei anni di distanza dall’abdicazione di Vittorio Emanuele I, si intraprese lo scavo delle fondazioni. E con costi lievitati fino a quasi 2 milioni e mezzo di lire e in un contesto storico-politico decisamente mutato, il Pantheon subalpino venne inaugurato alla presenza del nuovo re Carlo Alberto (1798-1849) il 20 maggio 1831.

Il bassorilievo del frontone presenta una Madonna col bambino che riceve l'omaggio dell'ordine dei decurioni, opera di Francesco Somaini e raffigurazione della dedicazione della chiesa: il committente, la municipalità, rappresentato dai decurioni, rende grazie alla Vergine per mezzo della costruzione di una chiesa. Ai lati del portale d'ingresso due nicchie contengono sculture raffiguranti San Marco, opera di Giuseppe Chialli, e San Carlo Borromeo, opera di Giuseppe Bogliani (1805-1881). La base della cupola è decorata da bassorilievi che narrano episodi della vita della Vergine; nelle nicchie laterali sono presenti quattro statue: San Maurizio, di Angelo Bruneri, la beata Margherita di Savoia, di Antonio Moccia, il beato Amedeo di Savoia, di Carlo Canigia, San Giovanni Battista, patrono della città, opera di Giuseppe Bogliani. La statua di Vittorio Emanuele I, opera di Giuseppe Gaggini (1791-1867), fu posizionata nella piazza soltanto nel 1885. Sull'altare maggiore è la scultura di Andrea Galassi, raffigurante la Vergine con il Bambino.

Dal 1932 sotto la chiesa è presente l'ossario dei caduti nella prima guerra mondiale.