La nascita del Santuario del Santissimo Crocifisso di Boca è collegata alla morte violenta di due coniugi nel XVII secolo e all’erezione di una parete affrescata con l’immagine del crocifisso poi trasformata in cappella. Ampliata nel Settecento dopo una serie di guarigioni miracolose (la prima è accertata nel 1763) iniziò a ospitare ex-voto di cui ancora in Santuario si può vedere una ricca collezione. Proprio l’afflusso di pellegrini rese necessario, nel 1819, l’ampliamento affidato all’ingegnere novarese Giovanni Agnelli. Per realizzare il progetto era necessario deviare il torrente Strona.  Per la continuazione dei lavori fu poi scelto l’allora ventiduenne architetto ghemmese Alessandro Antonelli, che rivide il progetto proponendo un edificio maestoso in stile neoclassico, pur non potendo più intervenire sulla pianta e dovendosi limitare alla verticalità. Il progetto antonelliano aggiunse allora una galleria sulle colonne già esistenti, in modo da aumentare la capienza di pellegrini. La volta a botte si innalza quindi da 25 metri di altezza, creando un effetto stupefacente, se si considera che nei fianchi Antonelli ricavò altre nicchie per il pubblico e un secondo ordine, raggiungendo i 37 metri. Ancora sopra, ecco la realizzazione di un oratorio aereo dove conservare gli ex-voto: il tetto supera quindi i 51 metri di altezza. Per coronare la costruzione, Antonelli progettò un maestoso pronao con otto altissime colonne centrali e una copertura generale a capanna. Difficoltà tecniche, economiche e sociali portarono il cantiere a non essere terminato alla morte dell’architetto nel 1888: fu il figlio Costanzo a completare il santuario, non del tutto fedelmente al progetto del padre.

Un crollo dovuto al maltempo nel 1907 e i bombardamenti del 1942 costrinsero il santuario ad avere cantieri aperti fino agli anni Settenta.
Dal 1987 il santuario è inserito nel Parco Naturale del Monte Fenera.