佘山聖母大堂坐落在風景秀麗的松江西佘山山頂，是全國著名的天主教朝聖地。佘山又名西霞山，海拔100米。該堂於民國14年奠基，民國24年落成，建築風格獨特。工程設計師兼建築師為葡萄牙籍耶穌會士葉肇昌神父。堂西向，東西長56米，南北寬25米，脊高17米，鐘塔高38米，頂部園穹上立一銅鑄聖母抱小耶穌像，高4.8米，重約1.8噸，遠望呈十字架形。內部結構均採用金山石，外面砌以紅磚，頂上兩層堂脊鋪綠色琉璃瓦，四周用彩色玻璃窗。
同治二年，江南教區耶穌會會長鄂爾璧，在山腰建造傳教士療養所。同治六年，松江總鐸杜若蘭(法籍傳教士)在山頂建一六角亭，內供“進教之佑聖母像”，次年由江南教區主教郎懷仁祝聖，奉為佘山主保，教徒朝聖時念誦的“佘山聖母，進教之佑”經文，即由此而來。
清同治九年五月(1870年6月)，“天津教案”發生。耶穌會會長谷振聲為此到佘山聖母像前許願，若“教難”平息，將在山頂建一教堂。後北方教案未波及上海，“佘山聖母保佑江南教區”之說就在教徒中傳開，為此紛紛捐款籌建大堂。同治十年春拆去六角亭，改建教堂。此堂呈正十字形，向南，中西結合建築風格，名為聖母進教之佑堂，可容800人。同治十二年四月(1872年5月)，由郎主教主持“公拜聖母”，參加教徒約二萬人，從此，佘山成為天主教的朝聖地。光緒十九年建中山教堂，可容500人。後陸續建聖母亭、聖心亭、若瑟亭(合稱“三聖亭”)、山園祈禱像和14處苦路像等。由於山頂堂無法容納眾多朝聖者(主要是漁民教徒)，乃於民國9年拆除大堂，在原址重建新堂(聖母大堂)，民國24年落成。
民國31年，羅馬教皇庇護十二“敕封”佘山聖母大殿為乙級“聖殿”。民國36年5月，惠濟良主教曾邀請黎培里和于斌共同主持了教堂內“聖母抱小耶穌像”的加冕典禮。
1949年後，該堂的宗教活動和5月間的朝聖活動，逐漸減少。“文化大革命”期間，宗教活動被迫停止，聖母大堂、中山教堂的所有宗教設施受到毀壞，大堂被佘山天文台使用。1981年3月，為落實宗教政策，首先修復中山教堂，於當年5月恢復朝聖。後繼續修復三聖亭、經折路、14處苦路像等，山頂大堂也於1984年修復一新。自80年代以來，每年來自全國各地的朝聖教徒人數在三萬以上。港、澳、台同胞及世界各國的天主教人士也來佘山朝聖或參觀訪問，比利時國王博杜安二世、菲律賓樞機主教海梅·辛、香港樞機主教胡振中、澳門主教林家駿、諾貝爾和平獎獲得者印度德肋撒修女等曾到該堂瞻仰。
佘山是上海著名的旅遊風景區，前往遊覽者眾多。1986年，天主教上海教區為此決定，山頂大堂在不舉行宗教活動時供旅遊者參觀。
1989年9月25日，佘山聖母大堂由市政府公布為上海市文物保護單位優秀近代建築。
