1838-ban a Duna elárasztotta Pestet. A mai Szent István tér akkoriban kis dombság volt, ahol számos lakos megmenekült az ártól. A túlélők hálából adakoztak egy templom építésére. A feladattal Hild Józsefet – ő tervezte az esztergomi és az egri székesegyházat is – bízták meg.
Az építési munkálatok a klasszicista stílust követve, 1851. október 4-én kezdődtek. Először a szentély körül a félkör alakú kápolna készült el, mely Lipótváros plébániájaként is szolgált. 1868. január 22-én a már felfalazott kápolna beomlott. Az építési tervek átdolgozására Ybl Miklóst – ő tervezte az Operaházat is – kérték fel, aki neoreneszánsz stílusban dolgozta át és folytatta a munkálatokat. Az épületbelső kialakítása Kauser Józsefre hárult. A templomot 1905. november 9-én szentelték fel. A zárókövet I. Ferenc József császár és király jelenlétében helyezték el 1906. december 8-án. Bár a tervek szerint Ausztria védőszentjének, Szent Lipótnak titulálták volna, az államalapítás millenniumi ünnepsége idején, 1897-ben Szent István király tiszteletére szentelték fel. XI. Pius pápa 1931-ben basilica minor rangra emelte. Az 1938-as, 34. Nemzetközi Eucharisztikus Kongresszus eseményeinek fő helyszínéül szolgált.
A II. világháborút a bazilika is megsínylette. A renoválás közben 1947-ben a kupola ismét leégett, így újra kellett építeni. 1971-ben alakították ki a Szent Lipót kápolnában a Szent Jobb végleges őrzőhelyét. 1983-ban nekifogtak egy teljes felújításnak, amely húsz évig tartott. Ennek révén a kupolában körkilátót is létrehoztak, melyből csodálatos panoráma nyílik a fővárosra.
1991-ben ide látogatott Szent II. János Pál pápa, aki a bazilikát 1993-ban az Esztergom-Budapesti Főegyházmegye társszékesegyházának tüntette ki. 2010. június 6-án szentelte fel Erdő Péter bíboros, prímás, esztergom-budapesti érsek az új Szentségi kápolnát.
A timpanonon magyar szentek és Szent Lipót található, miközben Mária és a kis Jézus előtt hódolnak, tőlük balra Szent István. A homlokzaton ez áll: Ego sum via, veritas et vita. (Én vagyok az út, az igazság és az élet.) A torony falfülkéin a négy evangélista látható. A jobb harangtoronyban található az ország legnagyobb harangja, a kilenc tonnás Szent István nagyharang, a bal oldali toronyban öt kisebb harang kapott helyet. A Bazilika bal oldalán a tizenkét apostol és fölöttük Krisztus szobra látható. Az épület közel 8500 fő befogadására alkalmas. A főoltárt Stróbl Alajos tervei alapján Szent István szobra díszíti.