Secondo incontrollabili tradizioni, una chiesa denominata Santa Maria in Campo Santo sarebbe sorta qui già in età paleocristiana, presso il luogo dove avrebbero reso la suprema testimonianza San Longino ed altri martiri. Le notizie certe la danno costruita nel 1256, dai Canonici Regolari di San Marco, un ordine mantovano fondato mezzo secolo prima. 

Passò successivamente agli Olivetani ed ai Celestini; soppressa nel 1772, degradata a magazzino militare ed a lungo in abbandono, fu riscattata e dal 1952 restaurata da un'altra famiglia religiosa mantovana, le Oblate dei Poveri di Maria Immacolata, che dell'annesso convento hanno fatto la loro casa generealizia.

Pur avendo molto sofferto per le vicende ricordate, Santa Maria del Gradaro (il nome pare derivi da cretarium, cioè dall'argilla della riva del retrostante Lago Inferiore) costituisce una delle testimonianze più auguste dell'arte sacra romana mantovana.

L'asimmetrica facciata a capanna, con bei rosone e portale (quest'ultimo datato 1295 e firmato da Jacopo e Ognabene Gratasola), introduce ad un interno a tre navate romanico-gotiche, in origine divise in due da un muro (ne restano le basi affrescate) eretto a distinguere lo spazio dei laici da quello dei monaci. 

Le navate laterali mantengono parte degli interventi cinquecenteschi degli Olivetani; nelle lunette, notevoli affreschi con Episodi della Pasqua, dall'Ultima Cena alla Risurrezione.

Altri affreschi sono nella cappella a capo della navata sinistra: bellissimo Eterno Padre e tracce di pregevoli affreschi bizantineggianti, che si fanno più consistenti nell'abside centrale (Profeti e Santi; Ultima Cena) e nelle due incantevoli Madonne col Bambino a destra della stessa abside.

Il convento, dall'austero esterno, racchiude (per la visita rivolgersi in portineria) un sereno chiostro quattrocentesco, con un'ala del secolo successivo; in quest'ultima sono da rilevare una bifora ad archi inflessi, una sale (ora parte di una cappella conventuale) dalla volta ad ombrello ed un'altra sala affrescata con scene della vita di Abramo.