Od początku istnienia Świętej Wody uznawano ją za tzw. święte źródło, przy którym następowało stopniowe ożywianie życia pątniczego. Miejsce to otaczał duchową opieką unicki, tj. katolicki w obrządku greckim, Zakon Bazylianów w Supraślu.
W obliczu epidemii wywołanych tzw. morowym powietrzem, ludność z wiarą pielgrzymowała do świętych źródeł, wierząc, że w takich miejscach Pan Bóg uzdrawia za pośrednictwem Maryi.
Powstanie pierwszej kaplicy w Świętej Wodzie i cud uzdrowienia niewidomego opisują dwie różne legendy, z których pierwsza sięga XV lub może nawet XIII w., zaś druga konkretnie 1719 roku.
Zgodnie z pierwszą, wcześniejszą legendą sięgającą korzeniami być może nawet XIII w., niewidomemu Ivanowi miała ukazać się we śnie Matka Boża mówiąc do niego: „W miejscu, gdzie leżysz, rozsuń ręką liście, rozgrzeb piasek, znajdziesz wodę. Przemyj oczy i wierz, że będziesz zdrów”. Gdy tak uczynił, natychmiast przejrzał.
Zgodnie z legendą z XVIII w., niewidomy Bazyli usłyszał głos Matki Bożej Bolesnej: „Ja Matka ludzi, Matka Niebieska, uprosiłam Syna. Tu jest źródło w pobliżu, idź, umyj się, a będziesz widział”. Bazyli w dowód wdzięczności za uzdrowienie ufundował w Świętej Wodzie pierwszą drewnianą kapliczkę.
Druga legenda związana z początkami Świętej Wody dotyczy pierwszych lat XVIII w. Istnieje ona zarówno w przekazie słownym, zwłaszcza kazań odpustowych, jak i w zwięźlejszym przekazie pisanym. Według przekazu ustnego unita, Bazyli, papiernik z Supraśla, na starość stracił wzrok. Jego syn, uległszy namowom żony, wywiózł ojca do lasu i tam go pozostawił. Stary i niewidomy ojciec zaczął płakać i lamentować. Siedział właśnie pod dębem, nad którym wisiał obraz Matki Bożej Bolesnej z sercem przebitym mieczem i ze łzami w oczach. Łzy te zaczęły spływać na jego ręce. Wtedy usłyszał słowa Matki Bożej: „Ja Matka ludzi, Matka Niebieska, uprosiłam Syna. Tu jest źródło w pobliżu, idź, umyj się, a będziesz widział”. Tak też uczynił i zaraz też przejrzał. Po powrocie do domu opowiedział synowi o swoim cudownym uzdrowieniu. Jako że byli bogatymi gospodarzami, postanowili w podzięce pobudować razem kaplicę nad źródłem. W dowód wdzięczności ufundował drewnianą kapliczkę, którą poświęcił w 10. piątek po Wielkanocy w 1719 r. jeden z supraskich bazylianów za wiedzą i z błogosławieństwem metropolity unickiego, bp. Leona Kiszki. Według przekazu pisanego kaplicę postawiono „kosztem Bazylego, papiernika supraskiego, który przez cały rok będąc ślepy, gdy się ofiarował do tego miejsca świętego, a przybywszy na to miejsce wody świętej i otarłszy tą wodą oczy natychmiast przejrzał, gdzie całemu ludowi to ogłosił”.
Bazyli pochodził z oddalonego od Świętej Wody o 12 km Supraśla, gdzie, bazując na faktach historycznych, w owym czasie istniała unicka drukarnia z własną papiernią. Uzdrowionym mógł być dzierżawca papierni w Supraślu, Bazyli Lenczewski. Tłumaczyłoby to jego zamożność i możliwość ufundowania kaplicy. Zatem nie był on, jak podaje legenda, bogatym gospodarzem, lecz bogatym papiernikiem supraskim. W tym też czasie metropolitą i opatem unickiego zakonu oo. Bazylianów był bp. Leon Kiszka. Jemu podlegały supraska drukarnia i papiernia przeżywające wówczas okres swego złotego rozwoju. Można zatem bez obaw błędu przyjąć za prawdziwe informacje zawarte w legendzie o zbudowaniu w 1719 r. za pozwoleniem i błogosławieństwem metropolity kaplicy w Świętej Wodzie.
W obliczu epidemii wywołanych tzw. morowym powietrzem, ludność z wiarą Modlitwa pielgrzymów, którzy w XVIII w. znali i odwiedzali Świętą Wodę czyniła cuda, o których informacje znajdują się w materiałach historycznych. W celu opisania cudów, które nastąpiły za wstawiennictwem Matki Bożej Bolesnej ze Świętej Wody metropolita unicki z Bazyliańskiego Zakonu Świętego Jozafata, bp. Florian Hrebnicki powołał komisję, której członkowie spisywali cuda, które okoliczna ludność zawdzięczała Matce Boga.
Święta Woda została odebrana unickim Bazylianom przez Cerkiew prawosławną w 1839 r., zaś do katolików (obrządku łacińskiego) kaplica wróciła niedługo po odzyskaniu przez Polskę niepodległości, tj. w 1921 r. Kaplica w Świętej Wodzie, ze zniszczeń okresu II wojny światowej została podniesiona przez ks. Wacława Rabczyńskiego, proboszcza Wasilkowa, by po niespełna półwieczu, w 1997 r. stać się kościołem parafialnym. Kustoszem Sanktuarium i proboszczem Parafii został ks. Alfred Butwiłowski. Od tego czasu w Świętej Wodzie nie ma prawie dnia bez Pielgrzymów. Przybywają tu, aby wypłakać przed Maryją swoje troski, bóle i cierpienia, ale także by patrząc na Nią i na Jej Syna, odzyskać nadzieję i odwagę do znoszenia trudów ziemskiej pielgrzymki, do dźwigania swoich codziennych krzyży.
W 1795 r. Święta Woda, podobnie jak miasto Wasilków, znalazła się w rękach zaborców pruskich, a po dwunastu latach, w 1807 r. – zaborców rosyjskich. Stało się to na mocy układu między Rosją a Francją z dnia 27 czerwca 1807 r., w wyniku którego młoda jeszcze unicka diecezja supraska została włączona do Rosji. Po okresie wojen napoleońskich kaplicę odnowiono, poświęcenia odnowionej kaplicy pod wezwaniem „Siedmiu Boleści Najświętszej Maryi Panny w miejscu Święta Woda” dokonano 21 czerwca 1815 r. W tym czasie kaplica jeszcze należała do Kościoła unickiego.
W 1839 r. car Mikołaj I doprowadził do zlikwidowania Unii Brzeskiej na terenie Rosji. Prześladowania nie ominęły unitów supraskich. Parafia unicka w Wasilkowie wraz ze wszystkimi swymi parafianami stała się prawosławna. Również kaplica w Świętej Wodzie została przejęta przez zaborcę rosyjskiego i przekazana w posiadanie Cerkwi prawosławnej. W zaistniałych okolicznościach kaplicę w Świętej Wodzie przebudowano, tak by nadać jej bizantyjsko-moskiewski charakter. Kiedy akt wolnościowy wydany przez cara w 1905 r. pozwolił na swobodny wybór konfesji, wielu dawnych unitów-wasilkowian (przymusowo wcielonych do Cerkwii prawosławnej) wróciło do Kościoła katolickiego. Car jednak nie zezwolił na odbudowę Kościoła unickiego, wobec czego wracający do katolicyzmu przyjmowali obrządek rzymski. Wojska rosyjskie wycofując się w 1916 r. pod naporem niemieckim dokonały kradzieży i dewastacji kaplicy.
Po odzyskaniu, po 123 latach zaborów, niepodległości przez Polskę w 1918 r. ówczesny proboszcz Parafii Przemieniania Pańskiego w Wasilkowie, ks. Piotr Niewiarkowski, razem z mieszkańcami zwrócił się do rządu polskiego z prośbą o przywrócenie kaplicy w Świętej Wodzie ludności katolickiej. Po złożeniu dowodów o unickim pochodzeniu cerkwi, Święta Woda została przekazana katolikom. Decyzję w tej sprawie wydało Ministerstwo Wyznań Religijnych i Oświecenia Publicznego 7 listopada 1921 r. Oficjalne przekazanie kaplicy nastąpiło dnia 30 listopada 1921 r. Z rozporządzenia biskupa wieleńskiego, ks. Jerzego Matulewicza dziekan białostocki, ks. Aleksander Chodyko, dnia 26 grudnia 1921 r. kaplicę uroczyście poświęcił w obecności sąsiednich księży proboszczów i dość licznie zebranych wiernych. Na miejsce nie wrócił cudowny Obraz Matki Bożej Bolesnej, który w czasie I wojny światowej został wywieziony do Rosji.
W 1951 r. proboszczem Parafii pw. Przemienia Pańskiego w Wasilkowie został ks. Wacław Rabczyński, który zasłużył się w powojennej odbudowie i rozbudowie Sanktuarium. W Świętej Wodzie tradycyjne odbywały się dwa razy w roku uroczystości odpustowe, tj. w 10. niedzielę po Wielkanocy i w niedzielę po 15 września, które w świętowodzkiej kaplicy i wokół niej gromadziły rzesze wiernych. W pozostałym okresie roku pielgrzymi przyjeżdżali zaczerpnąć wody ze źródełka, uznawanego za przesiąknięte obecnością Maryi. W 1996 r. Świętą Wodę nawiedziła figura Matki Bożej Fatimskiej, od tej pory obserwujemy znaczne ożywienie tego miejsca. W 1997 r. ówczesny metropolita białostocki, ks. abp Stanisław Szymecki, ustanowił w Świętej Wodzie kościół rektoralny, a rok później kościół parafialny. Parafia pw. Matki Bożej Bolesnej w Świętej Wodzie w Wasilkowie powstała na mocy dekretu erekcyjnego 23 grudnia 1998 r. Pierwszym proboszczem został ks. Alfred Butwiłowski. 26 lipca 1998 r. Ojciec Święty, a obecnie już Święty Jan Paweł II, pobłogosławił różańce, przywieziony do Rzymu przez pielgrzymów z Sanktuarium Matki Bożej Bolesnej w Świętej Wodzie. Ojciec Święty przywitał pielgrzymów znamiennymi słowami „Święta Woda brzegi rwie”.
Dotkliwe zniszczenia, którym ulegała na przestrzeni wieków kaplica Matki Bożej Bolesnej, najpierw w wyniku burzy w 1785 r., a następnie w trakcie dwóch wojen światowych, nie były w stanie zniszczyć w pielgrzymach potrzeby serca oddawania czci Maryi w Świętej Wodzie, która mimo trudności, a może właśnie dzięki nim przekracza już granice Polski.
Ufundowana w 1719 r.. za pozwoleniem i błogosławieństwem metropolity unickiego, abpa Leona Kiszki kaplica w Świętej Wodzie została konsekrowania tegoż roku w 10. piątek po Wielkanocy. Prawdopodobnie już od tego momentu przebywali w tym miejscu też pustelnicy bazyliańscy, roztaczający modlitwę i opiekę nad kaplicą i doglądający czczonego w okolicy miejsca. Święta Woda zaś stała się ośrodkiem kultu Matki Bożej Bolesnej. Napływ pątników do Świętej Wody musiał być tak znaczny, że król August II (między rokiem 1712 a 1722) zezwolił na targi i kiermasze w starostwie wasilkowskim.
Z dokumentów historycznych wynika, że w 1756 r. miało miejsce ponowne poświęcenie kaplicy. Nad ołtarzem znajdował się obraz Matki Bożej Bolesnej z sercem przebitym sztyletem. W 1785 r. kaplica została niemal całkowicie zniszczona w czasie gwałtownej burzy. Jako cud poczytano wówczas fakt, że jedynie ściana, gdzie wisiał obraz Matki Bożej oraz cudowne źródełko pozostały nieuszkodzone. Znak ten budował wiarę miejscowej ludności, który w tym miejscu szczególnie czcił Maryję i uznawał jej orędownictwo u Boga. Prawdopodobnie w niedługim czasie po zniszczeniu kaplicę odbudowano, nadal jako drewnianą.
W okresie II wojny światowej w kaplicy w Świętej Wodzie dokonano istotnych zniszczeń. Po ośmiu latach od ich dokonania, w 1949 r. w Świętej Wodzie wybudowano niewielką murowaną kapliczkę oraz nową dużą kaplicę. Po częściowym rozebraniu kaplicy wzniesionej w 1876 r. w Świętej Wodzie przez wyznawców prawosławia nadano jej wygląd zewnętrzy właściwy kościołowi rzymskokatolickiemu: pokryto blachą, otynkowano, dobudowano zewnętrzny, murowany ołtarz. Poświęcenia kościoła dokonał w 1950 r. ks. bp Władysław Suszyński.
W 2002 r. rozpoczęto gruntowny remont kościoła, w jego wnętrzu dominuje ciemne drewno. Polichromię wykonał podlaski artysta malarz Marek Karp. W kościele zamieszczono dwa krzyże, które pobłogosławił w Watykanie Ojciec Święty Jan Paweł II, pierwszy 6 marca 2000 r., zaś drugi 4 października 2000 r. Kościół otoczono stacjami drogi krzyżowej oraz kapliczkami różańcowymi tajemnicy bolesnej. W głównym ołtarzu znajduje się odrestaurowany obraz Matki Bożej Bolesnej z koroną cierniową namalowany wcześniej przez mamę ks. Wacława Rabczyńskiego, Panią Helenę Rabczyńską, zaś po lewej stronie kościoła obraz Matki Bożej Bolesnej przytulającej ciało zmarłego Pana Jezusa Chrystusa.
Oryginał cudownego obrazu będącego ilustracją biblijnej przepowiedni proroka Symeona, zgodnie z którą duszę Matki Boga miał miecz przeniknąć, zaginął w 1915 r. Na jego miejsce, matka ks. Wacława Rabczyńskiego namalowała obraz Matki Bożej Bolesnej z koroną cierniową. Obraz ten pobłogosławił Ojciec Święty, kiedy to pielgrzymi wraz z obecnym kustoszem Sanktuarium i proboszczem Parafii, ks. Alfredem Butwiłowskim, zawieźli do Watykanu.
Z dokumentów historycznych wynika, że w 1763 r. w Świętej Wodzie nad studnią wykonaną w kamienia polnego znajdował się obraz Matki Bożej, przedstawiający Matkę Boską modlącą się, ze łzami na policzkach i z wbitym w pierś sztyletem. Obraz ten stanowił prezentację biblijnego opisu przepowiedni proroka Symeona z Ewangelii św. Łukasza: Symeon zaś błogosławił Ich i rzekł do Maryi, Matki Jego: Oto Ten przeznaczony jest na upadek i na powstanie wielu w Izraelu, i na znak, któremu sprzeciwiać się będą. A Twoją duszę miecz przeniknie, aby na jaw wyszły zamysły serc wielu (Łk 2, 34-35). Obraz był malowany na płótnie, posiadał wielkość 53cm x 35cm i ukazywał Matkę Bożą jako młodą niewiastę w ciemnoniebieskim lub czarnym welonie, z przechyloną lekko na prawo i w tył głową, ze sztyletem o okrągłej klindze wbitym w pierś, ze wzniesionymi ku niebu, zapłakanymi i podkrążonymi oczami. Dokumenty historyczne potwierdzają, że obraz ten w 1782 r. znajdował się już w kaplicy, w ołtarzu bocznym.
Po przejęciu w 1839 r. Świętej Wody przez Cerkiew prawosławną cudowny obraz Matki Bożej nie odpowiadał kanonom ikon ortodoksyjnych. Stąd w okresie prawosławnym kult Matki Bożej Bolesnej w Świętej Wodzie ustaje jako niezgodny z kanonami rosyjskiej Cerkwii. Jednakże pomimo odgórnych nakazów miejscowi duchowni prawosławni nie zdecydowali się na schowanie czy unicestwienie cudownego. W 1915 r. w czasie następowania wojsk niemieckich, duchowny prawosławny, wyjeżdżając do Rosji wywiózł oryginał cudownego i historycznego obrazu Matki Bożej Bolesnej obrazu. Dalsze losy wizerunku pochodzącego być może z XIII r. są nieznane. W Cerkwii prawosławnej w Wasilkowie znajduje się kopia tego obrazu, namalowana na płótnie.
Obraz znajdujący się obecnie nad ołtarzem w kościele w Świętej Wodzie został namalowany przez matkę ks. proboszcza Wacława Rabczyńskiego. Nie jest ona wierną kopią oryginalnego obrazu. Pani Helena Rabczyńska zdecydowała się namalować Matkę Bożą Bolesną, przytulającą do serca koronę cierniową swojego Syna, Pana Jezusa. Pani Helena Rabczyńska namalowała do odrestaurowywanej kaplicy w Świętej Wodzie również drugi obraz Matki Bożej Bolesnej, trzymającej ciało Jezusa Chrystusa zdjętego z krzyża, czyli Pietę. Obraz znajduje się obecnie po prawej stronie kościoła. Dnia 27 czerwca 1999 r. Ojciec Święty, a obecnie Święty, Jan Paweł II pobłogosławił obraz Matki Bożej Bolesnej z cierniową koroną, którą zawieźli do Watykanu pielgrzymi ze Świętej Wody wraz z kustoszem Sanktuarium i proboszczem Parafii, ks. Alfredem Butwiłowskim.
W początkowym okresie istnienia źródełka, było one we wnętrzu kapliczki, w której znajdował się obraz Matki Bożej Bolesnej. Po II wojnie światowej wybudowano w tym miejscu grotę, wzorowaną grotą Matki Bożej znajdującej się we francuskim Sanktuarium w Lourdes.
Z materiałów historycznych, a konkretnie z zapisów z Wizytacji Generalnej wynika, iż w 1740 r. źródło w Świętej Wodzie było już ogrodzone i znajdowało się we wnętrzu kapliczki, wewnątrz której nad studnią wykonaną z polnego kamienia, przynajmniej w 1763 r., znajdował się obraz Matki Bożej, przeniesiony następnie do większej kaplicy.
W latach 1953–1954 na miejscu dotychczasowej murowanej kapliczki przy cudownym źródełku, proboszcz Parafii pw. Przemienia Pańskiego w Wasilkowie, ks. Wacław Rabczyński, wybudował grotę z figurą Matki Bożej, wzorowaną grotą Massabielle w Sanktuarium Matki Bożej w Lourdes, położonym w południowo-zachodniej Francji u podnóża Pirenejów. Choć zarówno grota w Świętej Wodzie, jak i cały obszar świętowodzkiego Sanktuarium są znacznie mniejsze niż w Lourdes (które liczy 51 ha i obejmuje 22 obiekty kultu), to jednak wynika, że styl, jaki udało się nadać świętowodzkiej grocie przywołuje pielgrzymom z Francji właśnie grotę z Lourdes. Grota powstała z kamienia polnego, gromadzonego z okolicznych pól. Obok źródełka, podobnie jak obecnie, widniał napis: „Uzdrowienie chorych, módl się za nami”. Całe otoczenie upiększyły Kaplice obrazujące pięć tajemnic bolesnych różańca świętego.