Obraz Matki Boskiej Ostrobramskiej, Matki Miłosierdzia przez wiernych uważany za cudotwórczy. Jego kult ściśle wiąże się z Ostrą Bramą.

Obraz został umieszczony na bramie na początku XVII w. a później przeniesiony do kaplicy, gdzie obecnie się znajduje. Namalowany został na deskach dębowych. Ma wymiary 200 x 165 cm.

Nie jest znany autor obrazu. Niektórzy przypisują jego autorstwo Łukaszowi – artyście krakowskiemu, który namalował podobny obraz w 1624 dla kościoła Bożego Ciała w Krakowie. Według innych pierwowzorem zarówno obrazu krakowskiego jak i wileńskiego był obraz flamandzkiego malarza Martina de Vosa z ok. 1580.

Ok. 1671 wizerunek Matki Miłosierdzia zasłonięty został srebrną, złoconą sukienką.

W 1799 w ołtarzu po bokach obrazu zainstalowano pozłacane figury rodziców Najświętszej Maryi Pany - św. Joachima oraz św. Anny.

Od 1849 charakterystyczną ozdobę obrazu stanowi sierp srebrnego półksiężyca z wygrawerowanym napisem wotywnym. Tekst napisu brzmi: "Dzięki Tobie składam Matko Boska za wysłuchanie próśb moich, a proszę Cię Matko Miłosierdzia zachowaj mnie nadal w łasce i opiece Swojej Przenajświętszej W.I.J. 1849 roku". Dopełnieniem wizerunku Matki Miłosierdzia są dwie korony nałożone jedna na drugą.

2 lipca 1927 miała miejsce koronacja obrazu przez kardynała Aleksandra Kakowskiego w obecności Józefa Piłsudskiego i Ignacego Mościckiego.