Sito prima dell'ingresso della gola della Rossa, poco lontano dalla stazione ferroviara di Serra San Quirico, sorge il Santuario dedicato al Cuore Immacolato di Maria. Nell'edificio sacro, la cui costruzione è iniziata nel 1943, si venera la statua lignea del Cuore di Maria, opera di un artigiano di Ortisei, Luigi Santifaller. La statua, acquistata con le offerte inviate dai bambini delle scuole elementari delle Marche, fu poi benedetta a Loreto e portata al santuario di Serra San Quirico il 19 agosto 1956.
Il santuario a singola navata appare ampio, luminoso, dalla linea sobria. Sulla facciata esterna, sovrastante l'ingresso principale, un mosaico mostra la Vergine che tende le braccia ai passanti. Più in alto, vi è il rosone in vetro raffigurante l’Annunciazione. Tra le decorazioni dell’abside, quattro mosaici raffigurano i principali Santi che hanno operato nel territorio. Le due cappelle laterali sono state rinnovate di recente con dipinti ed affreschi opera della pittrice Caterina Prato.
Dal 1979 nelle stanze del Santuario è ospitato il Museo dei Fossili Don Giuseppe Mattiacci, costituito dai reperti scoperti da Don Giuseppe nell'area dell'Appennino marchigiano. Nel museo sono conservati molti resti fossili dell'area Esino-Frasassi risalenti al Periodo Giurassico, circa 200 milioni di anni fa.