Aunque la tradición dice que en el lugar donde se levanta la Basílica del Pilar hubo un capilla primitiva, está documentado que en el siglo XII se construyó allí un templo románico, cuyo tímpano aún se conserva.

En 1434 se incendió el edificio, lo que llevó a levantar una nueva iglesia gótico-mudéjar, cuya obra terminó en 1515. Allí existía ya una capilla dedicada a la Virgen del Pilar.

En el siglo XVII, y ante el aumento de la devoción a la Virgen, se decide construir un templo nuevo. Felipe Herrera el Mozo recibió el encargo de elaborar la traza general de la iglesia, cuyas obras comenzaron en 1754.

Un poco antes, en 1725, el Cabildo encomendó a Ventura Rodríguez la transformación de la Santa Capilla. Fue este arquitecto el encargado de retocar el conjunto del templo, para darle unidad, y a él se debe la configuración actual del monumento.

En 1765 quedó terminada la obra de la Santa Capilla.

En cuanto al conjunto del templo, el arzobispo García Cuesta consagró la basílica en 1872, aunque los trabajos se prolongaron varios siglos: hasta 1961 no se terminó la última torre del Pilar.