Wiadomo za to na pewno, że w 1303 roku budowlę z sosnowego drewna ukończono, a konsekracja odbyła się w roku 1318. Według protokołów kanonicznych parafii, przechowywanych w archiwum metropolity krakowskiego i parafii Najświętszej Maryi Panny w Bytomiu, można było odtworzyć makietę tej świątyni. Makieta znajduje się dziś w kancelarii parafialnej w Piekarach Śląskich. W tym właśnie kościółku oddawano cześć obrazowi Matki Bożej. W 1659 roku za sprawą księdza Jakuba Roczkowskiego obraz umieszczono w ołtarzu głównym. Gdy o cudowności obrazu zaczęło być coraz głośniej, drewniana świątynia okazała się zbyt mała - mogła bowiem pomieścić zaledwie 200 wiernych.

1659 roku za sprawą księdza Jakuba Roczkowskiego obraz umieszczono w ołtarzu głównym. Gdy o cudowności obrazu zaczęło być coraz głośniej, drewniana świątynia okazała się zbyt mała - mogła bowiem pomieścić zaledwie 200 wiernych. W 1826 roku ks. Jan Alojzy Ficek - proboszcz piekarskiej parafii zaproponował wiernym wybudowanie nowej, dużej i murowanej świątyni. Inicjatywa była o tyle ciekawa, że zrezygnowano z budowy kościoła przez możnego patrona, co praktykowane było do tej pory. Proboszcz odwołał się do kiesy ludu śląskiego, gdyż skarb pruski zupełnie zignorował zbożny cel, choć zgodnie z prawem winien ponieść koszty budowy.

Aby zebrać niezbędne fundusze rozprowadzano więc w Piekarach, okolicy i na Górnym Śląsku "akcje piekarskie" - papierowe cegiełki. Na Śląsku stosowano już wówczas taki sposób pozyskiwania funduszy na większe inwestycje, mało tego, akcje cieszyły się znaczną popularnością. Ksiądz Ficek wydał 5000 pięciotalarowych biletów nazwanych akcjami Matki Boskiej. Miały one zostać zwrócone dopiero w niebie, ale i tak ich powodzenie przeszło wszelkie oczekiwania. Do 1849 roku zebrano sumę trzykrotnie przewyższającą potrzeby. Jako jedni z pierwszych ofiarę w postaci tysiąca talarów złożyli bytomscy mieszczanie. Także hrabia Donnesmarck pozwolił bezpłatnie brać drewno pochodzące z nakielskiego lasu.

Niebawem pruskie władze lokalne zaczęły utrudniać budowę. Chodziło zwłaszcza o dwie wysokie wieże, które zgodnie z projektem miały być dominującym elementem w piekarskim pejzażu. W epoce walki kulturalnej taki symbol katolicyzmu (a więc i polskości) budził urzędniczy sprzeciw. Nie zrażony proboszcz dotarł więc ze skargą do króla pruskiego, Fryderyka Wilhelma IV i przeforsował swoją wersję projektu. Król wizytował zresztą później piekarską budowę a także wielokrotnie wyrażał uznanie dla księdza Ficka.

Piekarski proboszcz mógł spokojnie rozpocząć budowę. 1 lipca 1842 roku wmurowano ważący pół tony kamień węgielny przywieziony z Grzerzotkowej Skały. Roboty rozpoczęły się od trzech symbolicznych wykopów; przedstawiały one wiarę, nadzieję i miłość - trzy Cnoty Boskie.

Kościółka starego, drewnianego nie rozbierano aż do czasu konstruowania sklepienia. Nowy kościół budowano w latach 1842 - 1848, a w starym modlono się i odprawiano nabożeństwa aż do 1846 roku. Nową, neoromańską świątynię wybudowano z cegły według projektu Daniela Grotschla. Z drewnianego kościółka pozostał jedynie zabytkowy ołtarz, przed którym modlił się między innymi król Jan III, kiedy przed wiedeńską wyprawą prosił o wstawiennictwo Matkę Boską Piekarską. Ołtarz ten można dziś obejrzeć w kaplicy usytuowanej na tak zwanym Rajskim Placu obok bazyliki. Muratorem głównym był mistrz Grotschel z Chorzowa, a ciesielkę nadzorował mistrz Hoffmann z Paruszowca. Kierownictwo techniczne powierzono Juliuszowi Kapackiemu.

Konsekrację nowego kościoła celebrowano 22 sierpnia 1849 roku, a dokonał jej pochodzący z Westfalii i znany z porywczego charakteru wrocławski biskup - Melchior Diepenbrock. Biskupa ogromnie wzruszył kult Matki Boskiej oraz pobożność Ślązaków, którzy czekając na konsekrację całą noc śpiewali przy kościele religijne pieśni. Jak podaje "Zwiastun Górnośląski", Diepenbrock był tak zauroczony tym, co zobaczył w Piekarach, że publicznie stwierdził, iż dałby sobie odciąć palec, by móc zwrócić się do wiernych w języku polskim.

Budowla uzyskała ostatecznie charakter eklektyczny - jest mieszaniną różnych stylów architektonicznych z przewagą neoromańskiego. Charakterystyczne są dwie widoczne z dala wieże. Wchodząc do świątyni odnosi się wrażenie, iż jest to kościół trzynawowy. Faktycznie jest jednonawowy, z sześcioma wnękami na ołtarze boczne. Według planów księdza Ficka miał to być kościół obszerny ze względu na pielgrzymki. Takim się jednak nie okazał i już po 40 latach trzeba było go rozbudować, między innymi o wnęki ołtarzowe. Obok chóru głównego - organowego znajdują się chóry boczne.

Ołtarz główny utrzymano w stylu późnoklasycystycznym, jest dziełem księdza Bernarda Purkopa, proboszcza Piekar w latach 1862 - 82. Wykonawstwo zlecono firmie z Wiednia, która pracowała w słynnym czerwonym marmurze kararyjskim; prace nadzorowali kamieniarze włoscy. Z alabastru wykonano tak zwany tron - kopułę - centralny element ołtarza. Obok ustawiono figurę św. Bartłomieja, patrona starej świątyni oraz św. Bernarda. Poświęcenie marmurowego ołtarza odbyło się 25 marca 1879 roku. Bazylika jest bogato ozdobiona malowidłami. Te współczesne, polichromiczne pochodzą spod ręki Otto Kowalewskiego z Katowic i powstały w latach 1924 - 25. Umieszczone są głównie na stropie i suficie. Główną postacią jest Matka Boska, po bokach - św. Jacek i św. Bronisława - patroni Śląska.

Kolejny cykl obrazów zlokalizował Kowalewski na sklepieniu krzyżowo - żebrowym od ołtarza do chóru organowego: są to postaci św. Dominika, bł. Szymona Sztoka, św. Jadwigi Śląskiej, św. Anny - matki Maryi, św. Alfonsa Liguori i św. Alojzego Gonzagi. W ostatnim z pól środkowych uwidocznieni są św. Scholastyka i św. Bernard. Obok postaci - czcicieli Najświętszej Maryi Panny jest wiele chórów anielskich. Ostatnią serię obrazów stanowią malowidła owalne na sklepieniu Dotyczą one aktu boleści Matko Bożej i łączą się z poprzednimi, związanymi z Jej koronacją. Malowidłami pokryte są również filary: widzimy tam wizerunki świętych polskich i apostołów. Pod balustradami chórów bocznych przedstawiono ośmiu proroków, ewangelistów i doktorów Kościoła. Wystrój bazyliki uzupełnia wiele innych akcentów architektonicznych. Na przykład po lewej stronie nawy głównej, ustawiona jest przepiękna ambona w kształcie łodzi w stylu barokowym z XIX wieku. W ołtarzu głównym natomiast, przed uroczystą koronacją Cudownego Obrazu papieskimi diademami w roku 1925, umieszczono nowe srebrne tabernakulum, wykonane w krakowskiej firmie "Jara" kosztem 1000 marek niemieckich w złocie. Tabernakulum zawiera 75 kg srebra. Tak złote monety, jak i srebrny kruszec na ten cel zebrali wierni.

W świątyni podziwiać można także obrazy olejne, między innymi "Hołd Trzech Króli" z 1849 roku i pięć innych płócien z wizerunkami świętych z tego samego okresu. Z XVIII wieku pochodzi obraz przedstawiający św. Franciszka Ksawerego.
W okresie wznoszenia murowanej świątyni w jej narożnikach wybudowano cztery kaplice w celu odprawiania dodatkowych nabożeństw. W witrażach kaplic przedstawiono siedem boleści Matki Boskiej. W jednej z kaplic znajduje się XVII - wieczna kopia Cudownego Obrazu Najświętszej Maryi Panny. Obok na tablicach umieszczono liczne wota. W kaplicy tej są także zabytkowe rzeźby z XVII wieku przedstawiające czterech ewangelistów oraz dwie figury z XVII wieku: św. Stanisława Szczepanowskiego i św. Wojciecha - patrona Polski.

Kiedy istniał tu kościół drewniany, po stronie południowej znajdował się zwyczajowo cmentarz; zaprzestano tam pochówków po przekazaniu nowego cmentarza obok kalwarii. W ściany kaplic przykościelnych wmurowano tablice nagrobne z dawnego cmentarza, zaś na cmentarzu urządzono Rajski Plac. W jego centrum stoi krzyż misyjny na pamiątkę odbywających się tu modłów, prowadzonych przez znanego księdza jezuitę - Karola Antoniewicza - misjonarza Śląska. Dziś Plac Rajski jest miejscem nabożeństw specjalnych. Tu też wzniesiono kaplicę patrona pielgrzymów - św. Rafała. Przy kaplicy tej rozpoczynają się tak zwane dróżki kalwaryjskie, znajduje się tam zabytkowy ołtarz główny z drewnianego, starego kościółka; siedemnastowieczny, z obrotowym tabernakulum oraz rzeźbami: świętych Piotra i Pawła z XVI wieku oraz św. Bartłomieja i św. Mikołaja z wieku XVII.