Este edificio, el cuarto levantado en honor a Santa María de Guadalupe, fue consagrado el 1 de mayo de 1709. El arquitecto Pedro de Arrieta colocó en cada una de las puertas un relieve con una de las apariciones a Juan Diego y las imágenes de apóstoles y profetas. Las cuatro torres, la cúpula y el arco poligonal sobre la puerta principal, se colocaron para así poder relacionar este templo, de manera simbólica, con el Templo de Salomón en la ciudad de Jerusalén que seguía estas mismas formas según la escritura. Con ello se pretendía mostrar que la Nueva España era, también, un territorio sacralizado, escogido por la Madre del Señor.
En 1749 el templo recibió la categoría de Colegiata, lo que significa que para dirigirlo y atender a los fieles habría un cabildo o grupo de sacerdotes que trabajarían bajo el mando de un Abad.
Todos ellos, durante las misas más relevantes, tomaban asiento en un mueble tallado en madera colocado a la mitad de la nave o pasillo central; la sillería del coro fue retirada en 1895, con motivo de las transformaciones que se le hicieron al templo con motivo de la coronación de la Virgen (algunos fragmentos, como la reja que cerraba su acceso, pueden ser visitados tanto en el Museo como en la anexa capilla del Sagrario). En ese mismo año se colocaron el baldaquino o trono monumental sobre el altar mayor, y las pinturas de gran formato que decoran la iglesia en su interior, donde se narran los principales acontecimientos del culto guadalupano. En 1904, en reconocimiento a la devoción de los fieles, el templo adquirió la categoría de Basílica, palabra que proviene del griego y significa “casa regia”. Las columnas que en la parte interior sostienen la cúpula permanecen rodeadas de concreto para fortalecer la estructura, dañada por las condiciones del subsuelo que al ser tan fangoso, ha producido un hundimiento desigual. Cerrada por cuestiones de conservación desde 1976, fue reabierta al culto el 5 de mayo de 2000.
