La Basílica de Santa María está ubicada en el lugar que en época musulmana ocupó la mezquita principal. Tras la conquista de la ciudad por Jaume I en 1265, la mezquita permaneció en pie hasta 1334 y, sobre ella, se edificó un primer templo católico, probablemente de estilo gótico y de planta de cruz, que subsistiría hasta 1492.

Se cree que en este templo se pudo representar por primera vez el Misteri, probablemente con la construcción de un sistema de rampa, entarimado y un cielo en altura (en cimborrio, cúpula o arcada), tal y como se hacía en las representaciones asuncionistas de la época.

El segundo templo era más grande y se acabó de construir en 1556, pero se hundió a causa de unas lluvias muy fuertes en 1672. Conservamos una descripción de Cristóbal Sanz de 1621: “El templo donde se hace esta Fiesta, que es en la iglesia mayor, está hecha su fábrica, para este efecto, porque es muy grande, de una nave, y tan alta que causa espanto y asombro a los forasteros. Parece que Nuestra Señora le sustenta, para que allí se celebre su muerte y asunción a los cielos. No se halla en la cristiandad otra tal fábrica como esta iglesia, la cual se acabó, según se ve en sus edificios, el año de 1556”.

El templo actual comenzó a construirse en 1672 bajo las órdenes de Francesc Verde, sucediéndole en el cargo de maestro mayor de las obras Pere Quintana y Ferrán Fouquet, y desde 1758, continuó la construcción, con sustanciosas aportaciones, el arquitecto Marcos Evangelio. Las obras acaban definitivamente en 1784.

Su planta es de cruz latina con una gran nave central y cuatro capillas a cada lado con contrafuertes perforados. Sobre el crucero se levanta una gran cúpula, que forma parte del escenario del Misteri d’Elx y que en el exterior está recubierta por tejas azules.

Se pueden seguir los distintos estilos, desde el primer intento de superación del estilo desornamentado, hasta el neoclásico puro, pasando por el italianizante barroco decorativo de su fachada de la Asunción, una de las más bellas del barroco valenciano. Tanto esta fachada como la portada de San Agatángelo, son obras del escultor de Estrasburgo, Nicolás de Bussi (1680-1682).