A bazilika megépítésére az 1838-as nagy árvíz szolgáltatott indokot. A mai Szent István tér közepe egy kis, természetes kiemelkedést képezett a sík pesti területen, amelyen több száz lakos talált menedéket a víz sodrása elől, amíg csónakokkal kimentették őket. Az árvíz túlélői fogadalmi adományokkal támogatták, hogy csodálatosnak vélt megmenekülésük helyszínén templom épüljön. 1845-ben végül Hild József kapott megbízást a tervek elkészítésére. A földmunkákat már 1846-ban megkezdték, de a folytatás az 1848?49-es forradalom és szabadságharcmiatt késedelmet szenvedett. A Hild elképzelései szerinti klasszicista stílusú istenháza építését 1851. augusztus 14-én kezdték el. Az alapkőletételre 1851. október 4-én került sor. Az építkezés lassan folyt, csak 1858-ban gyorsult fel, amikor Ferenc József évi 40 ezer forintot ajánlott fel, azzal a feltétellel, hogy a város is ugyanannyit ad. Hild 1867-ben bekövetkezett haláláig vezette a munkálatokat, s csak ezt követően derült ki, hogy az építőanyag minőségében és a kivitelezésben is voltak hibák: 1868. január 22-én a már felfalazott kupola – a féloldalas terhelés és a pillérek egyenlőtlen süllyedése miatt, valamint az adományból származó eltérő minőségű kőanyag és a hosszú idejű szabadban állás miatt 1868 elején egy vihar ledöntötte és beomlott. A törmelék eltakarítása és a rosszul felhúzott épületrészek visszabontása 1871-ig tartott. Az építési tervek átdolgozására és a munkálatok vezetésére Ybl Miklóst kérték fel, aki neoreneszánsz stílusban dolgozta át a terveket és 1891-es haláláig ellátta a művezetői feladatokat. A díszítőmunkálatok és az épületbelső végleges kialakítása 1905-re készült el Kauser József vezetésével, akit a főváros közgyűlése bízott meg azzal a kikötéssel, hogy az építkezést Ybl tervei szerint kell folytatni. Az elkészült templomot 1905. november 9-én szentelték fel, a zárókő elhelyezésére pedig 1906. december 8-án került sor. A templom építészetileg nem bazilikás elrendezésű, azaz nem főhajóra és két mellékhajóra oszlik, hanem görögkeresztalaprajzú. 1931-ben IX. Pius "Basilica minor" rangra emelte. A II. világháborús bombázások során, 1944?1945-ben a falak, a tornyok és a tetőzet jelentős károkat szenvedett, és szükségessé vált a tetőszerkezet teljes cseréje. A munkálatok közben, 1947-ben a kupola ismét leégett és országos adakozásból teremtették elő a helyreállításhoz szükséges pénzt. 1982-ben az épület ismét életveszélyessé vált, amikor egy erős vihar az utcára sodorta a nagykupola lemezfedését, így 1983-ban nekifogtak a bazilika teljes felújításának, amely 2003.augusztus 14-én fejeződött be. Ennek során nemcsak az épületet varázsolták újjá, hanem renoválták a templom valamennyi műtárgyát, a mozaikokat, a képeket, a szobrokat és az ólomüveg ablakokat. A Bazilika kupolájában körkilátó létesült, ahonnan csodálatos panoráma nyílik az egész fővárosra. Emellett az épület új díszkivilágítást kapott és közvetlen környezetét, a Szent István teret is felújították.