Nel periodo della fondazione del complesso, padre Caimi fece erigere la prima chiesa, dedicata a Maria Assunta, ubicata nell’area dell’attuale Albergo “Casa del Pellegrino”.  Nel 1614 iniziarono i lavori per edificare una nuova chiesa poichè quella originaria era divenuta troppo piccola. Abbattuta per una porzione la chiesa antica, si aprì il cantiere per la nuova chiesa che fu terminata verso il 1713. Nel corso dei decenni successivi si continuarono i lavori di decorazione interna.
Nel 1642 fu portata nello “scurolo” (cripta) la scultura lignea della Vergine dormiente, attribuita ad un giovane Gaudenzio Ferrari. Con il prosieguo del secolo fu terminato tutto il corpo di fabbrica, decorato in stile tardo Barocco e Rococò (Francesco Leva, Carlo Penna da Camasco, Giovanni Antonio Orgiazzi il Vecchio).
Solo nel 1896 la chiesa venne dotata della facciata, opera in marmo bianco progettata dall’architetto Cerutti di Valpiana.
Nel coro fu realizzata la cappella aerea raffigurante l’Assunzione di Maria nel Paradiso Celeste (Dionigi Bussola e fratelli Danedi detti “i Montalti”, ca. 1665-80). L’altare maggiore e lo scurolo furono realizzati da Benedetto Alfieri (1740 ca.).
La basilica rappresenta l’ultima cappella del pellegrinaggio al Sacro Monte.