En 1889 se plantea la necesidad de construir una nueva ermita del Val que sustituya a la anterior de origen medieval (de la época del arzobispo Pedro Tenorio, siglo XIV). Se le encarga el proyecto al arquitecto municipal Martín Pastells, el cual proyecta una iglesia neogótica-mudéjar de grandes dimensiones y elevado costo, por lo que la corporación municipal decide modificar el proyecto de Pastells de la mano de José de Azpiroz, el cual respetando el proyecto previo diseña un espacio de menores dimensiones al que le añade un pórtico para disimular la altura de la fachada.
En el interior se conserva la réplica de la imagen de la Virgen del Val (de origen medieval). La original desapareció en la guerra civil de 1936. El retablo de la ermita es una recreación de la Cátedra del Paraninfo de la Universidad de Alcalá de Henares.
El origen de la Virgen del Val hay que buscarlo en la Edad Media tras la reconquista de la ciudad en 1118 por parte del arzobispo de Toledo Bernardo de Sedirac. Según la leyenda, un labrador encontró en el siglo XII en el lugar de la ermita la imagen de la Virgen. Según la tradición, quiso trasladar a la Virgen al antiguo Burgo de Santiuste, pero la imagen volvía siempre al lugar donde fue encontrada. A partir de este hecho milagroso, nace la ermita del Val y una tradición ligada al más antiguo pasado de Alcalá de Henares. Es la patrona de la ciudad y su festividad se celebra el tercer domingo de septiembre. Durante las fiestas, la imagen es trasladada en procesión desde la Catedral Magistral a la ermita.
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