1817-ben mintegy ezer hívővel megalakult a lipótvárosi plébánia, és ezzel felmerült az igény arra, hogy Lipótvárosnak saját, jelentős plébániatemploma legyen. A bazilika tényleges megépítését az 1838. évi nagy árvíz indokolta. A mai Szent István tér közepe egy kicsit kiemelkedett a sík, pesti területből, több száz lakosnak nyújtva menedéket a víz sodrása elől, amíg csónakokkal ki nem mentették őket. Az árvíz túlélői fogadalmi adományokkal járultak hozzá, hogy csodálatosnak vélt megmenekülésük helyszínén templom épüljön. A munkálatokat azonban csak negyvenegy évvel később, 1851. augusztus 14-én kezdték el, Hild József pesti választópolgár és építész, az esztergomi, valamint az egri székesegyház alkotójának tervei szerint. A munkát haláláig, 1867. március 6-áig vezette. Pest város tanácsa a fontos épület további építész-tervező művezetését a kor elismert mesterére, számos fővárosi középület, köztük az Operaház alkotójára, Ybl Miklósra bízta. Halála miatt az épületbelső és a képzőművészeti díszítő munkálatok már Kauser József irányításával készültek el, 1905-re.

Nevezetes volt a bazilika történetében az 1868. január 22-ei dátum, amikor a Hild tervei szerint már felfalazott kupola és kupoladob beomlott, kivitelezési és anyaghibák miatt. A kupolát tartó pillérekhez ajándékba kapott, s igen különböző minőségű és szilárdságú kőanyagot használtak, továbbá a kupoladob a tartó boltívek belső peremére épült, aminek következtében a pillérek és az összekötő hevederek terhelése fél oldalra esett, s a szerkezet egyensúlyának hiánya okozta a beomlást. Az építkezés ezután több mint egy évig szünetelt, majd a törmelék kihordása, a rosszul megépített részek bontása egészen 1871-ig tartott. Az építkezés folytatására Ybl Miklós új terveket készített, illetve a régieket dolgozta át nemcsak a szerkezet, hanem a megjelenés tekintetében is. Hild József hellenisztikus formavilágát, klasszicista stílusát Ybl neoreneszánsza váltotta fel 1875-től, és 1891-ben bekövetkezett halála után is az ő vázlatai, elképzelése szerint folytak a munkálatok. Az elkészült templomot 1905. november 9-én szentelték fel, a zárókő elhelyezésére pedig az uralkodó, I. Ferenc József magyar király jelenlétében került sor 1906. december 8-án.

Noha az eredeti szándék szerint az új templom Ausztria védőszentjének, Szent Lipótnak a nevét viselte volna, még elkészülte előtt, a millenniumi ünnepségek kapcsán, 1897-ben az érseki főhatóság Szent István király védelmébe helyezte, és ezen a néven is szentelték fel. A bazilika Magyarország egyik legszebb, legjelentősebb egyházi és idegenforgalmi nevezetessége lett, legfőképpen azonban a Szent István-kultusz fő helyszíne. Az épület névadója a magyar államalapító király, Szent István, akinek épségben megmaradt jobb kezét, a Szent Jobbot itt őrzik. Az épület a maga 96 méterével az ország harmadik legmagasabb épülete.

A szentély mozaikjainak restaurálása

A templombelső díszítésében és az elhelyezett műalkotásokban a legnagyobb kár a mozaikokat és a falak műmárvány burkolatát érte, amikor a kupola beszakadt. A műalkotások között a legnagyobb értékű a szentélyben készült ötmezős mozaik, mely a szentmise allegóriáit ábrázolja. Benczúr Gyula olajfestményterve alapján a velencei Salviati és Jesurum cég készítette. A II. világháborúban a mozaik elvált az átázott boltozattól. A falazat fűtésével és a külső tér egyidejű gépi szárításával, majd kötőanyag kívülről való injektálásával a mozaikot sikerült „visszaszorítani” a helyére.

A bazilika kupolájában körkilátót építettek, a kényelmesebb megközelíthetősége érdekében pedig felvonókat állítottak fel az épületben. Ezek frekvenciaszabályozással, gépház nélkül, 60% villamos energia megtakarítással működnek. Az üzembe helyezéssel lehetővé vált, hogy a kilátó 364 lépcsőfok gyalogos megmászása helyett két liften utazva, némi sétával legyen megközelíthető.