Il Santuario custodisce il simulacro ligneo della Madonna con Bambino in braccio, che secondo la tradizione approdò prodigiosamente sulla spiaggia antistante la collina di Bonaria nel 1370.
La leggenda narra che una nave, proveniente probabilmente dalla Spagna, fu sorpresa da una tempesta, che si placò improvvisamente solo quando venne gettata in acqua la cassa contenente la statua. I conquistadores spagnoli battezzarono la città di Buenos Aires con il nome di "Puerto de Nuestra Señora de los Buenos Aires" proprio in onore del Santuario cagliaritano. La festa di Nostra Signora di Bonaria viene celebrata il 24 aprile, mentre il 25 Marzo si ricorda in maniera solenne l'arrivo prodigioso del Simulacro della Vergine. La prima domenica di luglio si svolge invece la cosiddetta sagra estiva, durante la quale la statua della Madonna viene portata in processione a mare.