Ogni anno in occasione della festa dei santi protettori di Alberobello, Cosma e Damiano, è usanza in Valle d'Itria percorrere di notte e di giorno le vie rurali per raggiungere nella città dei trulli il santuario dedicato ai santi taumaturghi.
Il 27 settembre del 1637 il conte Gian Girolamo II Acquaviva d'Aragona, detto il Guercio di Puglia, e la consorte Isabella Filomarino portarono in processione nella silva arboris belli, l'originaria Alberobello, un dipinto raffigurante i Santi Medici con la partecipazione di tutti gli abitanti del villaggio. Nella periferia dell'abitato esisteva già una chiesa dove all'interno c'era un dipinto murale raffigurante la Vergine di Loreto con ai lati Cosma e Damiano. Dipinto citato anche in una fonte in cui si parla di una visita dell'arciprete di Noci in quella chiesa, incaricato dal vescovo di Conversano, nel 1663. Una devozione che si è accresciuta nei secoli per una serie di miracoli che, si dice, Cosma e Damiano abbiano effettuato, riguardanti guarigioni da malattie. Cosma e Damiano sono, infatti, santi taumaturgici e soprattutto anàrgiri ossia santi che praticarono la professione di medici senza scopo di lucro, curando uomini e animali.
Cosma e Damiano erano originari dell'Arabia, forse nacquero in Cilicia dove a Tarso studiarono in una scuola medica specialistica. L'agiografia tramanda che la loro erudizione medica fosse però opera di Dio, poi affinata con studi e pratica. Essi furono martirizzati sotto l'impero romano, come molti testimoni della fede cristiana. Dopo vari tentativi di uccisione scampati grazie all'intervento di Dio, Cosma e Damiano e i tre fratelli Antimo, Leonzio e Eupreprio morirono trafitti da spade; su alcuni antichi testi si riporta per decapitazione. Dopo la morte crebbe la fama di taumaturghi dei due fratelli. Innumerevoli miracoli si contarono così da determinare la edificazione di tanti santuari a loro dedicati, dal Medio Oriente all'Occidente.
Si narra di tanti miracoli avvenuti anche ad Alberobello, tante guarigioni che riguardarono soprattutto poveri e ammalati, come la storia di Addolorata Gigante che viveva di stenti in un trullo semicadente, sola e affetta da un tumore. Ella pregò tanto Cosma e Damiano i quali una notte le apparvero in sonno rassicurandola sull'avvenire. Il giorno dopo mentre la donna urinava cadde nel vaso un corpo della grandezza di un'arancia, era il tumore. Questa e altre storie aumentarono il numero di devoti e pellegrini dei due santi, e così si rese a un certo punto necessario edificare un luogo di culto grande e in grado di ospitare ogni anno, durante i festeggiamenti, il sempre crescente numero di fedeli. Nel 1882, sul luogo dell'antica chiesa della Madonna delle Grazie, si pose la prima pietra dell'imponente Santuario dei Santi Cosma e Damiano terminato nel 1885. L'edificio da allora svetta alto su tutta Alberobello, con la sua possente architettura neoclassica e le due torri di facciata che riecheggiano il gotico nordeuropeo. All'interno del Santuario, elevato a basilica minore nel 2000, i visitatori possono ammirare le Statue dei Santi, quella di san Cosma del 1782 e quella di san Damiano del 1784. Si racconta che proprio nel maggio del 1782, quando da Andria giunse ad Alberobello la statua di San Cosma un improvviso temporale si scatenò, un miracolo per gli Alberobellesi che non vedevano piovere da molto tempo. Così si diffuse la fama dei poteri miracolosi di queste statue al punto che in un anno non definito gli abitanti di Martina Franca decisero di trafugarle, affinché ne beneficiasse la loro città. Ma subito furono costretti a riporle in chiesa, perché i cavalli si rifiutarono di trasportarle, nonostante le frustate loro inferte.
Tanto basta per far sì che ogni anno, dalla fine di settembre e per un mese circa, si rinnovi la tradizione di percorrere a piedi, anche per molti chilometri, le vie della campagna che conducono ad Alberobello dai paesi limitrofi. Di notte e di giorno, comitive di anziani, giovani e bambini camminano insieme ognuno con le proprie motivazioni, chi per chiedere un miracolo di guarigione, chi per assoluta devozione e chi per folclore. Giunti ad Alberobello il rito continua con l'ascolto della prima messa nel Santuario, gremito di fedeli e visitatori; poi si rientra con il treno o con altri automezzi nelle città di provenienza, molti devoti carichi di speranze.
La festa dei Santi Medici diventa anche un'occasione per visitare Alberobello, città Patrimonio Unesco, con il nucleo più antico formato da trulli. L'atmosfera è da favola, con le stradine che si inerpicano sui Rione Monti e Rione Aia Piccola.