Llegia que va ser l’Elvira Gibert de Pi , filla de Manuel Gibert i Socis (1795-1873) , president del Consell Administratiu de la Compañía Ferrocarriles del Oest, la promotora de la construcció d'aquesta església-santuari dedicat a la Mare de Déu del Carme.
Les cròniques diuen que n'Elvira per recaptar diners organitzava tómboles i col•lectes i que, fins i tot, pujava als trens al seu pas per Caldes i demanava als passatgers un ajut pecuniari per a les obres de l'església.
En realitat la construcció s'inicià el 1868 per iniciativa de Manuel Gibert, que volia que els treballadors del ferrocarril tinguessin un lloc on anar a missa. Es cedí el terreny al Bisbat, però la construcció no va agafar empenta fins que l'Elvira agafà la responsabilitat de tirar-la endavant. El terme municipal de Caldes d’Estrac és un dels més reduïts del país (0,9 km 2 ), això fa que l’explicació ‘tinguessin un lloc on anar a missa’ , quan la distància entre l’estació i l’església és tant curta, no tingui ‘credibilitat, i guany pes la voluntat adoctrinadora del Manuel Gibert i Socis, i la seva filla.
L'arquitecte Laureano Arroyo. Velasco (1848-1910), i el mestre d'obres Magí Ribas s'encarregaren de bastir l'edifici, el bisbe de Barcelona, José María de Urquinaona y Bidot (Cadis, 4 de setembre de 1813 – Barcelona, 31 de març de 1883) cedí els ornaments i donà 40 dies d'indulgències als que hi contribuïssin, i l'Arquebisbe de Sevilla, Joaquim Lluch i Garriga (Manresa, 22 de febrero de 1816 – Umbrete, 28 de septiembre de 1882) , amic de la família Gibert, sufragà una part de la pavimentació.
La primera missa es va celebrar el 3 de juliol de 1882. Una làpida de la cripta funerària porta el nom de l'Elvira Gibert en reconeixement de la seva labor.
L'any 1936 – en els dies foscos del genocidi contra Catalunya - un grup d'incontrolats assaltaren l'església, la cremaren i destinaren les campanes a usos militars.
Eduard Maria Balcells i Buïgas (Barcelona, 22 de setembre de 1877 - 4 de novembre de 1965) en féu la restauració entre 1942-1944, que fou finançada, entre d'altres, per María del Pilar Garriga-Nogués y Coll, casada amb el primer marquès de Cabanes, José Garriga-Nogués y Roig.
A la dècada dels anys 60 del segle XX, sent el rector de Caldes, Mossèn Joaquim Monasterio Sánchez , s'explica l'anècdota que cada vegada que passava el tren Talgo tremolava l'altar.
Que la Marededéu del Carme í i Sant Antoni de la Sitja, elevin a l’Altíssim la pregaria dels armenis, amazics , gitanos, aragonesos, asturians , valencians, bascos, aranesos , gallecs, catalans, corsos, escocesos, ucraïnesos , gal·lesos, palestins , hawaianesos, jueus, africans , sud-americans , afganesos, inuits, saharauis ... , i tots els col·lectius minoritzats i reprimits, Senyor; allibera el teu poble!!!
«A qui no es cansa de pregar, Déu li fa gràcia»