A Duna fölé magasodó esztergomi Várhegyen a 10. század óta áll templom. Az elsőt Géza fejedelem építtette Szent István, az első vértanú tiszteletére, a hagyomány szerint itt született fia, Szent István király. István 1001-ben alapította meg az esztergomi érsekséget, s 1010-re már állt a mai bazilika helyén a Szent Adalbert-székesegyház. A 12. században leégett, újjáépítésekor mellékkápolnákkal bővített templomot 1543-ban, amikor Esztergom török kézre került, dzsámivá alakították. Fél évszázaddal később, a város sikertelen ostroma idején lőporrobbanás döntötte romba, csak a Bakócz-kápolna - a hazai reneszánsz építészet vörös márvány műremeke - maradt épségben.

A romok helyére már a 18. században új templomot terveztek, de Barkóczy Ferenc érsek elképzelései nem váltak valóra. Rudnay Sándor hercegprímás 1820-ban Ludwig von Remy udvari főépítészt kérte fel a tervezésre, de végül a Remy mellett dolgozó Kühnel Pált bízta meg a munkával. Kühnel - Rudnay utasításai szerint - hatalmas épületegyüttest, valóságos magyar Vatikánt álmodott a Várhegyre, a bazilika kupolás épületéhez csatlakozó palotaszárnyakkal, érseki palotával, szemináriummal és kanonokházakkal. A grandiózus tervből csak a székesegyház és a kanonokházak egy része valósult meg.

A székesegyház alapkövét 1822. április 23-án, Szent Adalbert ünnepén tették le. Az építkezést vezető Packh János - Kühnel unokaöccse - az alaprajzot módosítva kibővítette a kriptát, majd Kühnel halála, 1824 után a homlokzaton is változtatott. A Bakócz-kápolnát 1600 darabra szétbontva, tájolását megváltoztatva, a bazilika oldalkápolnájaként őrizte meg. Már álltak a főfalak, a kupolát tartó pillérek és a pillérek közti boltozatok, amikor 1831-ben Rudnay érsek meghalt.

Az érseki szék hét évig betöltetlen maradt, csak 1839-ben, Kopácsy József kinevezése után folytatódott az építkezés. Packhot ugyanebben az évben meggyilkolták, s Kopácsy az egri székesegyház terveit készítő Hild Józsefet kérte fel a munkára. Hild a kupolát a korabeli Magyarországon újdonságnak számító módon, vasszerkezettel építette meg, valamint megemelte és oszlopokkal fogta körbe a kupoladobot, amivel az épület monumentális hatását fokozta. Kopácsy érsek 1847-ben bekövetkezett halálakor az épület már be volt boltozva, és fenn volt a kereszt a kupolán. Jóllehet az érseki szék ismét két évig üresen állt, Hild erélyének köszönhetően a munka folytatódott.

A székesegyházat Ferenc József jelenlétében az új hercegprímás, Scitovszky János 1856. augusztus 31-én szentelte fel, bár a főhomlokzat oszlopos előcsarnoka még befejezetlenül állt, és a déli harangtorony is hiányzott. Az avatóünnepségen a Ludwig Mooser salzburgi mester által épített hárommanuálos, 49 regiszteres orgona kíséretével mutatták be Liszt Ferenc énekkarra és zenekarra írt Esztergomi miséjét, amelyet maga a szerző vezényelt. (Az orgona jelenleg ötmanuálos, 77 regiszterrel.)

Az építkezés Lippert József irányítása alatt fejeződött be, a zárókövet 1869. november 1-jén, már Simor János érseksége idején helyezték be. A belső tér neoreneszánsz berendezése még évtizedeken át folyt, az építkezés költségei túllépték a hatmillió koronát.

Az esztergomi bazilika - bár több építész alkotása - összefogott, harmonikus épület, a magyar klasszicizmus egyik csúcsa. A Dunának háttal, 50 méteres magaslaton álló épület méltósággal uralja a környéket. Alaprajzát és belső terét a hosszanti és centrális téralkotás ötvöződése jellemzi, a középső, kupola alatti térből rövid kereszthajók indulnak. A főszékesegyház méretezése is impozáns, alapterülete 5660 négyzetméter, hossza 118, szélessége 49 méter, külső magassága az altemplomtól a kupola keresztjének csúcsáig 100 méter. Két oldalt 57 méter magas harangtornyok emelkednek, a bazilika három óriási harangja a déli toronyban lakik. A főhomlokzatot nyolc sima, 22 méteres oszlop uralja, korinthoszi oszlopfőkkel, drámai kontrasztban az épület dísztelen tömegével. A félgömb alakú kupolát helyenként 17 méter vastag falak, s 24 korinthoszi oszlop tartja, köztük 12 ablakkal.

A főoltár szobrait Pietro Bonani, az aranyozott bronzdíszeket Franz Anton Danninger műhelye készítette. A főoltárkép Tiziano nyomán Michelangelo Grigoletti munkája, a Mária mennybevitele a világ legnagyobb egyetlen vászonra festett oltárképe.

A Bazilika kincstára hazánk leggazdagabb egyházi gyűjteménye, egyiptomi stílusú kriptájában a 19. század közepétől eltemetett esztergomi érsekek síremlékei láthatók, itt nyugszanak Mindszenty József hercegprímás 1991-ben hazahozott hamvai is. 1993-ban a templom tetőszerkezete leégett, az újjáépítés 94 millió forintba került. 1998-ban passaui mesterek felújították a templom három harangját, a legrosszabb állapotban a több mint 2 méter átmérőjű, 5,8 tonnás nagyharang volt. Az épület 2005-ben díszvilágítást kapott.