Kult Matki Miłosierdzia z Ostrej Bramy w Wilnie sięga drugiej połowy XVII w. i wiąże się z obroną murów miasta. Na przełomie XV i XVI w. postanowiono otoczyć je murem obronnym. Powstało dziewięć bram miejskich, z których jedna (jedyna zachowana do naszych czasów) nosiła nazwę Miednickiej. Nieco później przyjęła się inna nazwa bramy – Ostra. Zgodnie z tradycją na bramach obronnych zawieszano święte obrazy. Ostra Brama po obu jej stronach również miała własne obrazy, które po pewnym czasie uległy zniszczeniu. Jednym z tych obrazów był wizerunek Matki Bożej. Z czasem miejsce to stało się miejscem modlitwy do Maryi.

Oryginalny obraz jest namalowany temperą na ośmiu dębowych deskach. Obraz przedstawia pochyloną Madonnę bez Dzieciątka. W późniejszych latach został przemalowany farbą olejną. Twórca obrazu nie jest znany. Namalowano go prawdopodobnie w pierwszej poł. XVII wieku.

Od 1735 r. zaczęto obchodzić w listopadzie święto Opieki Matki Ostrobramskiej, które uroczyście jest celebrowane do dzisiaj.

Dzięki staraniom abp. Romualda Jałbrzykowskiego, metropolity wileńskiego, 2 lipca 1927 r. odbyła się uroczysta koronacja obrazu złotymi koronami. Dokonał jej arcybiskup metropolita warszawski kard. Aleksander Kakowski w obecności prezydenta Ignacego Mościckiego i marszałka Józefa Piłsudskiego.

Kult Matki Bożej Ostrobramskiej jest ciągle żywy i obecny także w sąsiednich krajach. W Polsce około 30 parafii ma za patronkę Matkę Bożą Ostrobramską.

Zgodnie z wielowiekową tradycją, wielu wiernych pokonuje schody wiodące do kaplicy na kolanach. Wokół ołtarza znajdują się wota dziękczynne. Wśród nich m.in. tabliczka ofiarowana przez Józefa Piłsudskiego, z napisem „Dzięki Ci Matko za Wilno”.

W 1993 roku modlił się w kaplicy w Ostrej Bramie św. Jan Paweł II. Ofiarował wtedy Matce Bożej Miłosierdzia złotą różę.

W 2018 roku Kaplicę Ostrobramską odwiedził papież Franciszek.

„Ta Matka, bez Dzieciątka, cała ze złota, jest Matką wszystkich. W każdym z tych, którzy tu przychodzą, widzi to, czego my sami wielokrotnie nie potrafimy dostrzec: oblicze Jej Syna Jezusa, wyryte w naszych sercach” – mówił Franciszek w Kaplicy Osrobramskiej podczas swojej pielgrzymki apostolskiej na Litwę.