Ubicato al confine fra Selargius e Monserrato, il Santuario fu probabilmente edificato sulle rovine di un più antico luogo di culto del IV secolo d.C., localmente ritenuto il martiryum di San Lussorio. La tradizione la ricorda come Sa Cresia de is Santus, perché vi sono venerati anche i martiri bambini Cesello e Camerino. I documenti l’attestano come chiesa di San Lucifero de Pau (1089-1090) e solo dal 1666 con la forma definitiva di San Lussorio. Eretta nel XII secolo fu la parrocchia del villaggio di Pau (o Palma). Dismessa come parrocchia, venne riconosciuta come chiesa penitenziale: le bolle papali del 1614 e del 1619 concessero, infatti, l’indulgenza plenaria a tutti i pellegrini che si fossero recati a visitare la chiesa nella festa dei tre santi. Negli stipiti della porta sono incise alcune “orme” tipiche delle chiese poste lungo le vie di pellegrinaggio. Al suo interno si segnala il sarcofago strigilato di età romana. La chiesa è inserita dal 2000 nell’elenco dei Santuari Cristiani d’Italia.
Percorrendo la via I Maggio (ingresso principale alla cittadina per chi proviene da Cagliari) si giunge a una rotonda grazie alla quale, svoltando a sinistra, si entra in via della Resistenza. La si percorre, superando, sempre dritti, un’altra piccola rotonda che immette in via Parigi, sino ad arrivare al semaforo, superato il quale, proseguendo ancora dritti, ci si immette in via della Libertà che deve essere percorsa sino a raggiungere, sulla destra, un parcheggio sterrato. Parcheggiata l’auto, si prosegue a piedi tenendosi sulla destra e percorrendo una strada pedonale che conduce al Santuario e al Parco di San Lussorio.