La chiesa costruita nel 1629 sui resti di un edificio religioso preesistente si trova su un prato a 1 km dal paese, dove già nel XIII secolo sorgeva una chiesa dedicata a Santa Maria. In origine la chiesa aveva un impianto architettonico differente da quello attuale ad una sola navata e circondato per tre lati da un portico che serviva per custodire le tombe delle famiglie più illustri di Chianni.
Nel corso del XVII secolo l’edificio ricevette il titolo di Santa Maria del Carmine, mentre nel 1929 la chiesa subì profondi rifacimenti che determinarono l’abbattimento del porticato esterno e la facciata in pietra serena tipica del Rinascimento. Vi aveva qui sede la Congregazione del Carmelo, testimoniata dai molti ex voto in ringraziamento dei miracoli ricevuti.
Attualmente la chiesa viene aperta al pubblico solo in occasione di particolari ricorrenze religiose, tra cui la domenica successiva al 16 luglio, in cui si commemora la Madonna del Carmine, il 15 agosto e l’8 settembre. Suggestivi i concerti che si tengono in questa chiesa di campagna, ad opera della Corale di S. Donato di Chianni.