Se encuentra adosada a una parte de la nave de la Epístola de la Iglesia de San Antonio de Padua (San Francisco), denominada originalmente de Nuestra Señora de la Soledad. Su construcción data de 1722. Posee una hermosa arquitectura interna, el presbiterio el más bello por su profusa talladura. En la parte interior del altar mayor de la iglesia están las famosas catacumbas; descubiertas en el año 1952 con motivo de la compostura del piso del Santuario, una bóveda central de grandes proporciones que parecen conformar un gran cementerio de nobles de la época, aunque algunos afirman que pertenecen a tiempos precolombinos. En este Santuario cabe destacar los trabajos de piedra de sus cornisas, frisos, ventanas y techo del presbiterio; son notables las tallas realizadas en un solo bloque de piedra, que representan escenas de la "Ultima Cena" y del "Lavado de Pies", ubicados en ambos lados del altar mayor. El retablo del altar mayor es de estilo gótico (No es el original), aquí se venera a la imagen de la Virgen de los Dolores, declarada Patrona de la ciudad de Cajamarca en 1942. En el Primer Congreso Eucarístico Diocesano de Cajamarca 14 de junio de 1942, Cajamarca coronó a la DOLOROSA como Patrona de la ciudad. Es uno de los monumentos de mayor belleza e interés que existe en la ciudad. Aprovechando la docilidad de la piedra, se han esculpida en los lados del Altar Mayor la "Ultima Cena" y el "Lavado de Pies". En el sótano se ubican criptas funerarias (catacumbas), en donde descansan los restos de personas benefactoras que apoyaron para su construcción.

Forma parte de la iglesia y convento de San Antonio de Padua que fueron declarados Monumentos Históricos por Resolución Suprema Nº 2900-72 ED del 28 de diciembre de 1972, con la denominación de "Iglesia de Nuestra Señora de los Dolores".

Bueno, continuo mantenimiento por la congregación franciscana

Se encuentra anexada a una de las nabes del templo San Francisco. El ingreso directo a la Capilla puede ser por el Jr. Amalia Puga s/n. (Frente al Cuarto de Rescate)