Il convento, fondato dai Padri agostiniani, ha svolto un ruolo di grande importanza nella vita religiosa, sociale ed economica del paese. Il culto della Madonna del Soccorso richiamava al santuario fedeli da tutto il territorio di Fano. Il numero dei religiosi della comunità era elevato e si aggirò sempre sui 15-20 elementi. Le donazioni dei devoti e l’obbligo, da parte di chi sceglieva di farsi religioso, di portare al monastero la propria parte di eredità, permise al convento di accumulare, con il passare del tempo, un cospicuo capitale consistente in terreni, case e censi, tanto da divenire uno dei maggiori possidenti di Cartoceto.
Il complesso sorge immediatamente al di fuori del centro storico, immerso nel verde del Monte Partemio. La fondazione da parte dei Padri Agostiniani risale al 1500. Dell’antica struttura restano solo una parte della torre campanaria, una sala del convento e parte della muratura della chiesa.
L’edificio attuale fu costruito nel 1782 su progetto dell’architetto Francesco Maria Ciaraffoni, allievo del Vanvitelli. Di grande suggestione sono le volte a crociera in laterizio e le grandi arcate a tutto sesto del chiostro, attorno al quale si distribuiscono gli spazi del convento. All’interno sono conservate diverse tele di pregio, fra le quali una Concezione del pittore cinquecentesco Bartolomeo Morganti e una Flagellazione attribuita a Pompeo Morganti.
La chiesa, di chiara matrice neoclassica, è a pianta centrale coperta a cupola. Gli altari sono stati realizzati nel 1782 dal marmista-scalpellino Benedetto Rondoloni di Sant’ippolito.
Fra le opere di pittura da ricordare le tre pale d’altare settencetesche del pesarese Pietro Tedeschi. Nella cappella annessa alla chiesa (a destra dell’altare maggiore) è conservata la tela raffigurante la Madonna del Soccorso, dipinta da autore ignoto nei primi anni del XVI secolo.
Nel corridoio di accesso tra il chiostro e la chiesa è visibile il cinquecentesco affresco della Madonna del Latte.
Nel convento ha vissuto e lavorato dagli anni ’80 fino alla morte padre Stefano Pigini (1919-2006), le cui opere sparse in Italia e all’estero arricchiscono il paese e le collezioni private di Cartoceto.
Dal 2013, il convento è abitato da una piccola comunità di suore di clausura(Monache Adoratrici del Santissimo Sacramento), per cui non è visitabile, ad eccezione della chiesa cui si può accedere durante le celebrazioni eucaristiche.