Ter plaatse van de huidige kerk bevond zich oorspronkelijk de vroeg-middeleeuwse paltskerk, die kort na 1100 onder leiding van de benedictijner monniken werd verbouwd tot een romaanse kerk, waar in 1222 het sacramentswonder plaatsvond. Daardoor kwamen er pelgrims naar Meerssen en mede ten behoeve van hen werd omstreeks 1318 een gotisch schip gebouwd van drie traveeën. Bij een volgende bouwcampagne van 1334 tot aan het einde van die eeuw, onder leiding van proost Jean de Beaufort, ontstonden het hoog-gotisch koor en dwarsschip. Het dwarsschip springt niet uit boven de zijschepen. In 1465 werd de kerk door huurlingen van de heer van Borgharen in brand gestoken, waarbij zich het tweede sacramentswonder voltrok. Een jonge boer zag, terwijl hij aan het ploegen was, de brand, snelde naar de kerk, haalde het H. Sacrament ongeschonden uit de kerk en kon het zo overhandigen aan de pastoor. Toen hij terugkwam op het land bleek, dat een engel van God de akker voor hem had verder geploegd. Bij de herbouw na deze brand werden de luchtbogen toegevoegd en verrees het rijke, laat-gotische noordportaal, waarop de sacramentsrelieken konden worden getoond. In 1574 werd de westtoren door Staatse troepen in brand gestoken. De restanten daarvan stortten ineen bij een storm in 1649. De proosdij ging in 1612 over aan de augustijner monniken van Eaucourt. In 1633 werd de kerk een simultaankerk voor katholieken en protestanten en werd een scheidingsmuur gebouwd in de vorm van een oksaal tussen koor en dwarsschip. De kerk werd in 1749 opnieuw zwaar beschadigd door een storm. Bij de herbouw in 1749 kon de toren wegens geldgebrek niet worden herbouwd. De proosdij werd in 1795 opgeheven en de kerk werd tussen 1798 en 1802 gesloten. Na het opheffen van het simultaneum in 1837 sloopte men de scheidingsmuur. Onder leiding van Joh. Kayser werd de kerk in 1879-’82 ingrijpend gerestaureerd. Daarbij werden de kruisribgewelven vernieuwd. Ook verrees op de viering de neo-gotische dakruiter. Bij de restauratie van het koor in 1895-1901 werden venstertraceringen opnieuw aangebracht, evenals balustraden met pinakels langs de dakrand. In 1910-’12 heeft men het noordportaal gerestaureerd. Bij een volgende restauratie onder leiding van J. Cuypers en P. Cuypers jr. werd het schip westwaarts met drie traveeën verlengd en werd de neogotische dakruiter vervangen door een soberder variant. Na het gereedkomen van de restauratie werd de kerk op grond van haar betekenis als bedevaartskerk van het Heilig Sacrament verheven tot ‘Basilica Minor’. De laatste restauratie heeft plaatsgevonden in 1986-’88. Hierbij heeft men o.a. de pinakels vernieuwd.