A circa un chilometro e mezzo da Graffignano, in direzione SO, su un pianoro definito dalla confluenza dei fossi della Madonna del Castellonchio e della Fontanaccia, sorge il complesso del Santuario della Madonna di Castellonchio. La devozione profonda di cui era oggetto l’immagine miracolosa della Madonna, ha posto questa chiesa come polo centrale di un’area che presenta varie testimonianze di una frequentazione notevolmente antica.
La chiesa odierna (fig. in alto a destra), raggiungibile dalla comunale Madonna di Castellonchio, risale al 1907-1909 e sorge con un orientamento opposto alla precedente della quale ha utilizzato la sacrestia. Nel 1909 l’affresco con l’immagine miracolosa della Madonna tra i santi Rocco e Sebastiano, fu strappato dalla parete della vecchia chiesa, fissato su tela e trasportato nella nuova costruzione.

La vecchia chiesa (fig. in alto a sinistra ) è una costruzione molto semplice a navata unica, coperta a doppia falda; vi si accede da un piccolo portale in peperino con architrave sormontato da un arco sorpassato anch’esso in peperino, che delimita una lunetta in origine sicuramente affrescata
Due piccole finestre si aprono sui lato destro della porta. Sotto il pianoro dove sorge il complesso delle due chiese, presso il fosso, sgorga una sorgente chiamata "Acqua della Madonna": due fontanelle (fig.in basso a sinistra ) gettano acqua in due conchiglie, probabilmente due acquasantiere riutilizzate; una è polilobata.  l’altra è liscia con l’orlo terminante in due grosse spirali che si incontrano all’interno della vaschetta (fig.in basso a destra ). In tutta l’area circostante sono dispersi scarsi frammenti fittili, in genere tegoloni e alcuni frammenti di ceramica medievale.