L’église et le monastère Santa Maria in Organo constituent une fondation des moines bénédictins remontant au VIIIᵉ siècle, placée sous la dépendance du patriarcat d’Aquilée. Le nom pourrait dériver de l’organum, un dispositif local servant à capter l’eau de l’Adige. Entre le XIᵉ et le XIIᵉ siècle, l’église fut reconstruite avec trois nefs, des absides semi-circulaires et une crypte à fonction d’oratoire. Au XVe siècle, elle passa aux bénédictins olivétains, qui entreprirent une vaste reconstruction de l’édifice religieux et des bâtiments monastiques, faisant appel aux meilleurs artistes de Vérone, parmi lesquels Domenico et Francesco Morone, et Giovanni Francesco Caroto.
Entre 1494 et 1499, le frère olivétain Giovanni da Verona réalisa le chœur en bois, composé de 41 stalles finement marquetées représentant des figures de saints et des vues en perspective. En 1501, il y plaça un grand lutrin, reconnaissable à la figure sculptée d’un lapin. Entre 1519 et 1523, sous l’abbatiat de Cipriano Cipriani, Giovanni conçut la sacristie, dotée d’une boiserie de dix mètres de long figurant des architectures, des objets liturgiques et des instruments de travail, que Giorgio Vasari considérait comme la plus belle d’Italie. Les panneaux en trompe-l’œil réalisés par frère Giovanni constituent un chef-d’œuvre absolu de la Renaissance.
La façade de l’église, inspirée du temple des Malatesta à Rimini de Leon Battista Alberti, se caractérise par trois profondes arcades et des pilastres reliés à des colonnes d’ordre corinthien. Elle fut conçue à partir de 1546 par Michele Sanmicheli, grand architecte véronais de son temps. La partie supérieure de la façade, où l’on distingue encore le mur roman alternant briques et pierre, est restée inachevée.