Proprio la collazione è all'origine del nome: il toponimo "del Cigno" sta appunto ad indicare il "ciglio" o "cinghio", asperità rocciosa secondo il dialetto locale. L'edificio attuale risale invece alla fine del XVIII sec., epoca da cui non ha subito variazioni. Il piccolo edificio a capanna, con l'ex-canonica sulla sinistra, si presenta intonacato internamente ed esternamente, nobile nello scarso ornato in arenaria e con un notevole degrado delle superfici esterne.
Le origini del bene avvennero quando, secondo la tradizione, avvalorata da una fonte del sec. XV, il Santuario di Santa Maria del Cigno, appartenente alla parrocchia delle Mogne, viene eretto nel 1084 da un pio Cenobita. Nel Medioevo era detto "cinghio delle Mogne" perché non lontano da esse sorse il castello di Le Mogne.
La chiesa sorge sul crinale di un'altura lungo cui scorre l'asse stradale congiungente Castiglione dei Pepoli col lago Brasimone. Per giungere all'edificio è necessario percorrere un lungo sentiero sterrato che attraversa un guado, il che rende irraggiungibile la chiesa nei mesi invernali. La facciata prospetta su un piccolo altipiano boscoso, mentre l'abside sorge sul filo del versante occidentale, quello più ripido e di natura calanchiva, da cui si gode di un panorama molto vasto sulle alture circostanti. 
Certamente l'edificio originale non è quello visibile oggi. E' certo che nel 1521 fu costruita qui una chiesetta detta della Serra (altro termine per indicare le formazioni geologiche). 
L'edificio è nominato nel 1692, a seguito di una relazione di una visita pastorale che accerta tra l’altro la presenza, all'interno del santuario, della Madonna del Carmine o del Carmelo in terracotta.  
Ora l’immagine è conservata presso la chiesa parrocchiale di S. Michele Arcangelo alle Mogne. 
L'edificio viene ricostruito fra il 1786 e il 1789, come riporta un’antica iscrizione che compare su una trave dell’edificio. 
In età imprecisata ma di recente (sec. XX), viene sostituita la copertura originale, presumibilmente in travi lignee e lastre, con un tetto laterocementizio. 
L'aula piana è annessa all'ex-canonica sulla sinistra e al campanile sulla destra. 
L'accesso è preceduto da un sagrato in parte inerbito e in parte acciottolato. La facciata a capanna molto bassa e semplice ospita il portale timpanato, racchiuso entro una cornice lapidea modanata. La superficie presenta lacerti di intonaco originale ocra, con ampie risarciture in calce, ed un basamento in pietra a vista. La luce penetra nella chiesa da due finestrelle strombate a mezza altezza e da un piccolo oculo con una modanatura, posto sopra il portale.  
L'ex-canonica sporge dal fianco sinistro della chiesa, arretrata rispetto alla facciata e similmente intonacata. Il fianco destro della chiesa è affiancato da uno stretto sentiero in declivio che conduce alla zona absidale, irraggiungibile dalla sinistra per la presenza della canonica che termina a filo del costone roccioso. Il fianco destro e la parte absidale sono lasciati con i blocchi in arenaria a vista. L'abside di forma regolare è bucata da due finestre strombate. Il tozzo campanile è visibile sul lato destro della chiesa, lasciato anch'esso in blocchi a vista.
L'aula dall'ambiente austero è caratterizzata da un pavimento in blocchi di arenaria e nude pareti intonacate di bianco, con zoccolo grigio continuo molto rovinato dall'umidità. Il presbiterio, individuato da una balaustra in marmo e rialzato di un gradino, termina con un abside rettangolare. La copertura è costituita da capriate lignee alla lombarda intonacate, sorreggenti un tavolato di tavelloni ugualmente intonacati; l'abside è coperto da una volta a botte intonacata.
Assemblea ordinata a battaglione rispetto al presbiterio, con sette file di panche poste frontalmente. Il presbiterio, rialzato da un gradino, è corredato solo dalla mensa, costituita da un tavolo in legno, e dal all'altare preconciliare. 
Per adeguarsi alle nuove norme liturgiche, è stato posto nel presbiterio un tavolo in legno con la funzione di altare.