Il luogo dove si trova attualmente la Chiesa era detto anticamente "Crosaro" o "Crocciario" e in quel punto si trovava l'immagine della Madonna del Presidio, ma, mentre il Gaddoni parla di un pilastro, in un antico manoscritto si legge "di un palo che la reggeva". In quel punto nel 1681, si iniziò la costruzione di una chiesetta per merito di Maria Menni la quale, morendo nel 1683, lasciò erede universale una Confraternita del Presidio che era stata istituita fin dal 1679.
Questa l'origine del culto: si legge nelle cronache riolesi che, la sera del 7 luglio 1667, il territorio fu colpito da un temporale molto violento e tale fu pure la grandinata che distrusse ogni forma di vegetazione nei campi. Si fece allora ricorso alla Madonna del Rosario con una supplica solenne per essere in futuro preservati da simili calamità. L'anno seguente, poi, si fece la prima processione solenne che si fermò al "Crosaro", presso la Madonna sopra ricordata e in quel luogo fu stabilito di erigere un oratorio per realizzare il quale, dieci anni dopo, fu costituita una Confraternita detta appunto del "Presidio" e formata da 30 persone. La chiesetta, di forma ovale e con elegante altare venne aperta al culto il 15 ottobre del 1684: in quel giorno fu traslata, nel suo interno, la ceramica che era appesa al palo, e, da quel giorno, essa fu chiamata "del Presidio".
Nel 1691, con dono del dottor G. Mazzolani, la Sacra Effigie fu circondata da una artistica corona dorata opera del bolognese Antonio Gasparotto; poi, con la soppressione delle Confraternite, l'oratorio passò per qualche tempo ai "Mariani" di Riolo. Nel 1835 il tempio oramai collabente fu riedificato a breve distanza ma, nel 1918, per allargare il viale della stazione, venne ricostruito nei pressi del luogo primitivo e consacrato alla memoria dei Caduti riolese nella guerra 1915-18: il disegno è dell'arch. Francesco Bagnaresi e gli affreschi del Prof. Carlo Testi, entrambi riolesi. Il tempietto misura 6,50 X 4,70: è sormontato da un'abside semicircolare ed è coperto con volta a crociera; sottostante al piancito è la cripta. Fu posta la prima pietra il 4 novembre 1923 dal preposto Oreste Totti e consacrato il 4 maggio 1926 dal vescovo d'Imola mons. Tribbioli.
La campana è ancora quella della prima costruzione e porta la data del 1703.