La chiesa fu edificata nel 1686, in seguito al ritrovamento, in riva la mare, della statua di una Madonna che fu portata nella chiesetta di San Paolo eremita che sorgeva a Bosa Marina sopra uno scoglio vicino alla foce del fiume Temo. L'allora Vescovo Sotgia pensò di dare dimore più degna alla Madonna venuta dal mare e fece costruire un nuovo edificio dedicando a S. Maria Stella Maris.