La datación cronológica de la pintura mural es un tema controvertido, pues según la opinión de diversos investigadores oscila entre poco tiempo después de la Conquista de la Ciudad, hasta finales del siglo XIV. Lo que sí parece claro es la relación que tiene la Virgen de Roca Amador con las otras tres pinturas murales de la época que se conservan en Sevilla: la Virgen del Coral de la iglesia de San Ildefonso y la de la Antigua de la Catedral. En los tres casos la imágenes ocupan el testero más antiguo de sus respectivos templos, orientado al sur, por lo que es plausible que ocuparan el sitio del mirhab de las mezquitas que en ese espacio existían antes que fueran sustituidas por las nuevas construcciones mudéjares y góticas, con orientación este-oeste.
Debido a su antigüedad, la pintura mural de Nuestra Señora de Roca-Amador ha sufrido numerosas restauraciones, siendo las primeras conocidas la de 1693, y la de 1718 que se englobó dentro de una intervención general en la capilla. Hay que tener en cuenta que este espacio está hoy exento pero estuvo delimitado por rejas y que contaba con una bóveda con enterramientos. Son de gran interés el zócalo de azulejos salidos seguramente del taller trianero de Benito y Hernando de Valladares realizados en 1609, aunque están completados con otros de época posterior.
En 1751 se incorporó el retablo barroco que enmarca la pintura conteniendo elementos como los estípites, espejos y roleos. En el ático se representa la Encarnación y las repisas sostienen las figuras de San Miguel y San Joaquín, de época anterior. En el muro lateral occidental existe una pintura mural con el tema de la Presentación en el Templo del Niño. En el intradós de los arcos que acotan el espacio del altar de Nuestra Señora de Roca-Amador se encuentran diversos tondos con escenas de la vida de la Virgen, pintados en época barroca.
Restauraciones posteriores fueron llevadas a cabo en 1881 por Juan Oliver, en 1939 por José Carrera, en 1940 por Rafael Blas Rodríguez, en 1979 por el equipo de Juan Luis Coto Cobos y en la actualidad por Juan Abad y Alfonso Orce.
La Virgen de Roca-Amador contó con Hermandad propia desde al menos 1558, aunque no gozó de estabilidad, siendo recuperada a finales del siglo XVII elaborándose nuevas reglas que se aprobaron el 12 de junio de 1691. Finalmente la Hermandad se integró en la Sacramental de San Lorenzo el 4 de noviembre de 1844.