Икона Богоматери Боголюбской относится к иконографическому типу Агиосоритисса. Такое название происходит от греческой часовни Агиа Сорос, где впервые обнаружили это изображение. В греческой традиции её ещё именуют Просительницей, а в русской — Заступницей. На иконе Богородицу изображают в полный рост, обращённой в молитве к Иисусу. Этот сюжет традиционно считается частью композиции, которую называют деисусной: к царствующему Иисусу Вседержителю в Судный день обращаются Богородица и Иоанн Креститель с молитвой о прощении человечества.

Образ из коллекции Рыбинского музея написали на рубеже XVIII–XIX веков. Характер письма, цветовая гамма и приёмы позволяют отнести произведение к романовской школе. Она выделилась из ярославской и отличалась тонкостью и миниатюрностью письма, богатым золочением и благородной цветовой гаммой. Название иконописного центра пошло от города Романова-Борисоглебска, где проживали иконописцы этого направления.

Живописный слой нанесли на деревянную основу, покрытую левкасом — смесью клея и мела. Лики святых и фон писали темперой — краской из порошковых пигментов, разведенных в яичном желтке. Нимбы мастера покрыли сусальным золотом, также позолотили складки одежд Богородицы и святых, а выступающие части лица выделили белилами.

В музейный фонд образ попал в 1920-х годах, когда в Рыбинский музей переносили ценности и реликвии из покинутых после революции усадеб. Икону «Богоматерь Боголюбская» вместе с ещё 44 ликами обнаружили в усадьбе дворян Михалковых в селе Петровском.