La chiesa fu ampliata nel corso dei secoli XVI e XVII, con l’aggiunta di due navate laterali.
Il campanile fu eretto nel 1405.
Oggetto del culto è la reliquia del santo martire, consistente in una vertebra trasportata nel santuario da Langres nel 1651 per volontà dell’arcivescovo di Genova Stefano Durazzo.
La reliquia è posta in evidenza sull’altare maggiore del santuario. Nella cappella di della navata di destra, statua lignea della Madonna del Rosario del Maragliano con i 15 misteri del rosario dipinti su rame.
San Desiderio viene solennemente festeggiato il 23 maggio.