La obra, que data de 1504, fue encargada a Rafael por la familia Albizzini para la capilla dedicada a San José en la Iglesia de San Francisco de Città di Castello. Tras diversos avatares a raíz de la invasión napoleónica, en 1806 fue trasladada a la Academia Milanesa de Bellas Artes, cuyas colecciones confluyeron en el museo inaugurado tres años más tarde en el Palazzo Brera, la actual Pinacoteca de Brera de la que esta monumental creación de Rafael, pintada el óleo sobre tabla (170 x 118 cm), es una de sus piezas más destacadas.

Rafael pintó los Desposorios de la Virgen inspirándose en una obra homónima que su maestro Perugino estaba realizando en esos años para la Catedral de Perugia y que actualmente se conserva en el Museo de Bellas Artes de Caen (Francia). La comparación con dicho trabajo de Perugino, quien repitió el modelo del fresco "Entrega de las llaves a San Pedro" que llevó a cabo en 1482 para la Capilla Sixtina, demuestra las cada vez mayores diferencias entre maestro y alumno, viéndose en Rafael una superación de las formas del XV en aras de una representación más atractiva y realista. El resultado, con una base estructural, compositiva e iconográfica tomada de Perugino, fue de una perfección sorprendente e inalcanzable por parte de Rafael.

En la obra de Rafael todos los elementos de los Desposorios de la Virgen están conectados entre sí por relaciones matemáticas de proporción, y colocados de acuerdo con un orden jerárquico claro y lógico, mientras que Perugino solo yuxtapuso los elementos de composición dentro de una correcta estructura de perspectiva. Esta coherencia organizativa demuestra perfectamente la visión artística de Rafael, quien asumió la belleza como un orden abstracto de representación geométrica. El pintor de Urbino pensaba que los artistas tenían el deber de hacer las cosas no como la naturaleza las hace, sino como la naturaleza debería hacerlas.

Se conocen varias restauraciones de la tabla: en el siglo XIX por Molteni, en 1960 tras haber sido vandalizada por el pintor milanés Nunzio Guglielmi -quien rompió el cristal que la protegía para colocar sobre ella una soflama y apuñalarla en dos zonas- y en la pasada década, habiéndose concluido en 2009.

La reflectografía infrarroja reveló un conjunto de líneas densas que convergen en la puerta de un templo inspirado en los diseños de Bramante y Leonardo. Estas líneas definen el sistema de perspectiva de la imagen, siguiendo las recomendaciones del tratado "De prospectiva pingendi" escrito por Piero della Francesca. Gracias a esta técnica, el templo se convierte en el centro visual de la composición. Las figuras se colocan en primer plano, en un semicírculo, equilibrando su posición la línea convexa de la arquitectura, que ha sido pintada con tanta precisión que los estudiosos han especulado sobre la existencia de un modelo de madera.

Respecto a los personajes, el sacerdote que oficia el matrimonio se halla en el centro y toma de las manos a los contrayentes. Junto a María están las mujeres y junto a José los hombres, todos ellos con varas, en alusión a la tradición apócrifa según la cual María, al haber crecido como una monja en el Templo de Jerusalén, debía ser desposada a los 14 años con un varón de la tribu de Judá. A cada uno de sus pretendientes se le dio una rama seca, esperando una señal divina. La única que floreció fue la de José y por ello fue el elegido. A su lado, uno de los candidatos perdedores, desairado, rompe su vara con la pierna por no haber podido casarse con María.