白沙墩拱天宮設廟歷史可追朔至清朝乾隆年間(1736-1796年)，根據國史館臺灣文獻館所查得資料，聖母祠(今拱天宮天上聖母)以業主身分，於明治34年11月10日(1901年)向日據時期的臨時臺灣土地調查局(時任局長後藤新平殿)，提出台中縣苗栗廳苗栗二堡白沙墩庄土地申告書，其土地產權理由書詳細記載，此係陳柏樹(查白沙墩九房陳朝合家族渡台第2代，現為祭祀公業法人苗栗縣陳盛林)於乾隆年間(1736-1796年)向後壠社番給墾，當時庄中公議，踏為聖母祠(今拱天宮天上聖母)之業，每年將其田園贖佃議交管理人收存，以作天上聖母香祀，而當初申告之管理人為陳興黎(或陳黎)，即為陳柏樹之曾孫(查白沙墩九房陳家渡台第5代)。另有關白沙墩拱天宮(原聖母祠)現址建廟由來，依據前項資料另一份申告書記載，亦是以聖母祠(今拱天宮天上聖母)為業主，由管理人陳興黎申報為祠廟敷地，此係同治年間 (1862-1874年) 陳金蘭(查白沙墩九房陳家渡台第4代)將此地獻與聖母祀建築廟宇，內祀神祇，以祈合境平安。〈國史館臺灣文獻館/文獻檔案查詢系統/卷號12097/苗栗廳苗栗二堡白沙墩庄土地申告書/頁158-162〉；〈白沙屯九房陳朝合派下祖譜/祭祀公業法人苗栗縣陳盛林/2018增修二版〉

乾隆年間，陳志城入墾本地，繼有駱當入墾於過港庄，續有林、王、鄭等諸姓加入墾荒，奉請一尊軟身媽祖供奉於民宅，乃全庄精神之所託。咸豐年間，白沙屯居民一起集資為輪值於爐主家的媽祖神像籌建廟宇，於同治二年（1863年）完工。今址為通霄鎮白東里8號。

一樓正殿為天上聖母殿，神房內供奉的軟身媽祖神像歷史比拱天宮悠久，本地人暱稱為「大媽」，集開基、鎮殿、進香為一身。該像是為唐山師傅製作的，在兩岸未交流前，這類神像相當罕見。每年進香啟駕前，執侍婦女以茉草水為該像沐浴洗淨，然後換上信徒所奉獻的鳳帽，蟒袍，后冠，鳳裙，弓鞋等新衣新袍。為媽祖換裝的女性，除了手腳俐落、聰明外，還需經過擲筊，如當地女性陳生煌自十二歲起就跟母親陳王玉娘見習，在日治時代為該神像沐浴、換裝的工作就由她倆擔任，戰後才由么妹陳瑞雲接替，後來兩人輪番接替。國寶級薪傳獎得主吳清波曾在2006年冬替此像粉面，後2017年夏再由林延樺重新粉面。

安奉於神房前有稱為「黑面二媽」與「粉面三媽」的兩神像，前者負責每年遊庄，後者則在該地居民家中辦喜事、聖誕或是鄰近宮廟慶典時受邀作客。像是2018年2月13日，由三媽神轎帶領信眾踏上拱天宮聯絡道（拱天路）作祈福。當日，神轎往路口兩根電線桿衝去，地方居民解讀是神明認為電線桿影響安全，將一根民眾自備電桿經往住宅處遷移，另一根台電電桿也外遷。

供奉的千里眼、順風耳神像為頭戴官帽、腳穿鞋的文身造型，與一般媽祖廟常見武身造型不同；據老一輩傳述，這項淵源與白沙屯媽祖每年到北港朝天宮進香有關聯。

至於一樓後殿則為聖父母殿、二樓前殿玉皇殿、二樓中殿觀音殿、二樓後殿金母殿、左護堂二樓前殿太歲殿，左護堂二樓後殿聖母斗燈殿，右護堂二樓後殿文昌殿、觀音斗燈殿。太歲殿及禮斗殿都是在2011年興建。

廟方在通霄、後龍兩鎮交界過港溪畔有香客大樓，於2010年9月12日落成剪綵，頂樓可遠眺後龍好望角到白沙屯西海岸。

廟方主任委員洪文華講述，毗鄰海濱的白沙屯居民多數先祖是福建泉州同安、惠安移居而來，自乾隆年間奉請媽祖渡海來台啟肇以來，媽祖已成為當地人最重要的心靈依靠，而白沙屯媽祖徒步進香，乃白沙屯最重要、最具地方特色的活動。該活動在2011年3月6日由文建會正式指定為國家重要民俗文化資產。廟方也與悠遊卡公司合作，在2018年進香前推出悠遊卡，卡片版面除印有白沙屯媽祖神像，卡片製程摻入香灰並過火。

在未建立白沙屯拱天宮前，居民就會組團往北港朝天宮進香。白沙屯媽祖進香時，山邊媽祖神轎也會一同前往，在2009年報導時，長年跟隨進香的山邊居民林梅蘭表示，她祖父曾負責編織山邊媽鑾轎，推估兩尊媽祖同行進香至少百年以上。

此活動也是通霄男子成年禮之一，起源是二次世界大戰期間，通霄男子被徵召作軍伕，事先會到此廟祈求庇祐，待平安歸來再參加徒步進香還願。原先通霄鎮的新埔居民也會一同前往進香，但一年進香回鑾途中，兩地陣頭發生爭執，新埔人在1952年另外雕刻開光另一尊媽祖，供自己居民膜拜，後建立廟宇新埔雲天宮。

白沙屯進香神轎到達通霄鎮秋茂園時，會在斜對面廣場換轎。該進香最大特色是媽祖神轎每到十字路口，四名轎夫會先停下，在無事先計畫地往其中一條前進。林梅蘭曾聽負責扛轎的人說，白沙屯媽與山邊媽祖神轎動作不同，鑾轎前後搖是山邊媽、左右搖是白沙屯媽，若鑾轎繞圈表示兩神正在商量走哪條路。

雖然臺灣各地媽祖在農曆三月進香、遶境，但白沙屯媽祖鮮少與大甲媽祖遶境進香的隊伍交會過，直到2004年4月25日在沙鹿創下首次相遇。2016年3月17日白沙屯媽祖與山邊媽祖曾駐駕於大甲鎮瀾宮董事長顏清標宅，2020年7月5日，白沙屯媽祖與山邊媽祖前往北港朝天宮進香時，停駕大甲鎮瀾宮，由副董事長鄭銘坤迎接媽祖鑾轎，媽祖信眾對此盛事十分興奮。

回鑾時也在秋茂園斜對面同地點，換搭八人抬大轎。