La chiesa della Madonna della Misericordia risale alla fine del XV secolo. Nel 1495 la comunità di Petriolo mandò a Roma, allo scopo di fare donazione di una casa di sua proprietà al Capitolo Lateranense, il sacerdote Don Giovanni Sanici da Berlanga della diocesi Oscomense nella Spagna, residente nel castello di Petriolo.

Il 5 settembre, sotto il pontificato di Papa Alessandro VI, il sacerdote presentava l’istrumento di donazione al Capitolo. L’anno successivo, dopo accordi intercorsi con il Comune, la Confraternita della Misericordia domandava e otteneva l’autorizzazione dell’Arcibasilica romana poter edificare una nuova chiesa in suolo Lateranense, posta tra la chiesa di S. Maria e S.Basso e quella di S.Martino.

Lo stemma della Basilica Lateranense posto attualmente sopra il portale della Chiesa ne perpetua la memoria. Dalla relazione della visita apostolica di monsignor Maremonti del 23 luglio 1573, sappiamo che la chiesa della Misericordia era retta e mantenuta dai confratelli della Compagnia dello stesso nome, assistiti da un cappellano che doveva celebrarvi la messa in tutti i giorni festivi, ed in altri tre giorni la settimana, mentre il sabato si cantava coralmente l’ufficio in onore della Beata Vergine Maria.

Nel 1780 su disegno dell’architetto camerale Pietro Augustoni (1741-1815) iniziarono i lavori di ricostruzione di ampliamento della Chiesa che fu consacrata solennemente nel 1787. L’impianto fu ridotto ad una sola navata, che venne prolungata di circa sei metri. Le decorazioni a stucco, le cappelle degli altari, le nicchie e le statue furono realizzate dallo scultore di origine lombarda Lorenzo Bernasconi, collaboratore dell’Augustoni, il quale, in seguito, fissò la sua residenza definitivamente a Petriolo.

La facciata si divide in tre parti: in alto un ricco cornicione delimita il timpano con occhio centrale; nella zona mediana si sviluppano due coppie di palaste di ordine toscano, in mezzo alle quali di aprono due nicchie con le statue raffiguranti l’Arcangelo Gabriele e l’Annunziata, modellate nel 1951 dall’artista autodidatta Nello Cruciani di Petriolo. Nella zona sottostante si ripetono le coppie delle paraste con capitelli di ordine toscano. Al centro si apre il bel portale di rame sbalzato, opera dello scultore maceratese Sesto Americo Luchetti, benedetto dal Papa Giovanni Paolo II il 22 agosto 1979.

Lavori di restauro strutturale e di consolidamento dell’edificio iniziarono nell’aprile del 1920 e furono diretti dall’architetto Giuseppe Rossi di Macerata. A questo periodo risalgono pure le decorazioni pittoriche dei tondi della volta, dei pennacchi e delle pareti della navata, ad opera del pittore pesarese Ciro Pavisa. il 16 ottobre 1921 la chiesa fu riaperta al culto.