Nella zona dove attualmente sorge la chiesa, nel ‘500 non vi sono che paludi, boschi e prati: una zona sfruttata solo dai pastori dei pendii di Monsummano Alto per le loro greggi, con strade che si snodano fra acquitrini e campi erbosi che sembrano non favorire la formazione di nuclei di abitazioni. Ma ciò che la natura sembra negare sgorga da un intervento improvviso e inatteso della Madonna. Il 9 Giugno 1573, infatti, Jacopina Mariotti, una pastorella dolce e mite, oltre che pia, semplice e modesta, prega davanti ad una delle innumerevoli immagini dipinte a fresco sul muro, che costellano le strade del piano. Dopo la preghiera si accorge di aver smarrito il gregge. Il suo pianto pare avesse commosso la Madonna che, secondo una documentata tradizione, apparendole, le indica dove ritrovarlo. Inoltre le ordina di recarsi dal Rettore della chiesa del Castello per suggerirgli, a nome suo, di costruire una chiesa nel luogo della sua manifestazione. Dopo questi fatti ha inizio il primo movimento devozionale popolare per la Madonna del Piano, che andrà man mano sempre più crescendo. A distanza di due mesi appena dalla prima manifestazione, le autorità locali, interpretando la volontà popolare, decidono di costruire un Tabernacolo alla Madonna del Piano e destinano a tale scopo le numerose offerte dei pellegrini che da tutta la Valdinievole si riversano sul luogo dell'apparizione. Un’altra apparizione, questa volta più decisiva e determinante per l’erezione del Santuario e del movimento mariano che ne derivano, avvenne il 10 Giugno 1602 ed è testimoniata dal Rettore di Monsummano Alto Simone Casciani. Inoltre il 7 Luglio dello stesso anno, durante la celebrazione della Messa sgorga improvvisa, dopo una lunga siccità, una fonte nova, evento attribuito dal popolo all’intercessione della Madonna del Piano a lungo da tutti invocata. Da quel giorno la Madonna del Piano verrà chiamata: Madonna della Fontenova. L’esplosione devozionale mariana, già notevole dopo i fatti del 9 Giugno 1573, diventa incontenibile dopo i fatti del 7 Luglio 1602, tanto da richiedere un intervento del granduca di Toscana, Ferdinando I de’ Medici. Per intervento del medesimo viene ordinato che si appaltino i lavori del’erigendo Santuario Mariano, la cui prima pietra viene posta il 30 Dicembre 1602. Il 13 Febbraio 1607 il granduca di Toscana approva il progetto per la costruzione dell’Osteria dei pellegrini, a servizio del Santuario. L’8 Giugno 1608 Cosimo de’ Medici in adempimento di un voto espresso dal padre Ferdinando I dona al Santuario una corona preziosa, finemente lavorata e cesellata, opera del “gioielliere di Galleria” Cosimo Latini che dagli esperti viene considerata il migliore e più significativo esemplare dell’arte del cesello toscano del periodo granducale. Questa corona verrà posta sul capo della Madonna dal Capitolo Vaticano nel 1782.