Le fonçage du Puits Sainte-Marie débute le 1er avril 1864, au pied de la colline de Bourlémont. Profond de 359 mètres, dans des terrains de grès et d’argiles rouges, ce forage ne produit que très peu de charbon.
En 1880, ce puits en béton devient le principal puits d’aération pour les autres puits d’extraction.
Son activité diminue progressivement avant de cesser complètement. En 1921, l’utilisation du Puits du Chanois, non loin, relance l’activité du Puits Sainte-Marie. Le chevalement est alors reconstruit en béton en 1924.
Dans les bassins houillers, l’aération est primordiale afin de lutter contre :
Après sa fermeture en 1958, les galeries du Puits Sainte-Marie sont comblées. Grâce au Docteur Maulini, médecin de la mine et fondateur du musée éponyme , sa destruction est évitée.
Le carreau (= parcelle de terrain où est installé le ptuis) est aménagé et sécurisé en 1994.
Aujourd’hui, le Puits Sainte-Marie est un vestige de l'activité minière visible sur le chemin menant à La Chapelle de Ronchamp.