Situa-se numa cavidade rochosa, na penedia próxima ao monumento dedicado ao Papa Pio IX.
A prática do culto à Nossa Senhora de Lourdes da Penha recebeu influências das aparições da Virgem à pastorinha Bernadette Soubirous, em Lourdes, França. A imagem da Gruta é em mármore e foi oferecida pelo benemérito Fernando de Castro Abreu Magalhães, de Fafe, emigrado no Brasil. O benfeitor português mandou esculpir a estátua da Virgem de Lourdes para ser colocada numa gruta da Penha, à semelhança do que aconteceu em França, em sinal de agradecimento e louvor à Senhora da Penha e ao povo de Guimarães. A imagem da Virgem de Lourdes foi entronizada em 19 de julho de 1893 e a partir deste ano passou a realizar-se a peregrinação anual à Penha.
