Questa chiesa rurale si trova in aperta campagna, nel territorio comunale di Fossombrone, sul versante di Sud-Est del M. Raggio, a 223 m di quota.

La Chiesa di S. Maria della Valle è menzionata nelle Rationes decimarum, i registri delle decime del 1303 ed in altre attestazioni del XIV secolo dell’allora diocesi di Fossombrone. La primitiva chiesa non si trovava nel punto in cui sorge ora, ma di fronte ad essa, alla base della collina di M. Raggio, dove è posta una croce.
Dalla scritta del cartiglio di pietra arenaria posta sopra la porta d'ingresso dell'attuale chiesa si apprende che fu riedificata nel 1753, in sostituzione dell'altra, le cui mura erano diventate pericolanti. il testo riferisce: «Il parroco Andrea Valentini ricostruì insieme alla casa ed aumentò con generosità questa chiesa parrocchiale sotto il titolo di S. Maria Vergine snervata e quasi distrutta nell’Anno del Signore 1753».
Nel 1771 fu posto nel tempio il battistero. I lavori per realizzare la parte rotondeggiante del presbiterio iniziarono nel 1834.
Nel 1838 si riedificò il campanile sui resti di quello vecchio.
La chiesa fino al 1988 è stata sede di parrocchia; ora è diventata parte integrante della parrocchia dei Santi Giovanni Battista, Michele e Vitale di Isola di Fano.
Nell'estate del 2007 sono terminati i lavori di consolidamento statico.

In essa si custodiscono due pale d’altare riferite una, alla Madonna del Rosario opera del pittore Antonio Ragni di Pergola, e l’altra ai Santi Giacomo e Cristoforo del Milleseicento attribuibile a Domenico Perruzzini di Castel Durante (Urbania); quest’ultima è appartenuta alla cappella intitolata ai due santi, presente fino al Millesettecento nel territorio della parrocchia.
Inoltre nella nicchia sopra l’altare maggiore è posta una statua in legno dipinto di Maria Assunta, di pregevole fattura, e sulle pareti trovano posto sei quadri di santi fra cui s’individuano: Santa Lucia, San Francesco di Paola, Sant’Antonio Abate e San Basilio.
Degna di nota, in ogni caso, è la statua, a grandezza quasi naturale, della Madonna con il Bambino sulle ginocchia. La Vergine è stata realizzata in pietra arenaria dipinta, seduta sopra un leone ed un bue. L’opera si suppone sia stata commissionata, nei primi decenni del Settecento, dal parroco don Andrea Fabbri, proveniente da una nota famiglia di scalpellini di Sant’Ippolito.