La Congregación de los Sacramentinos llega a Chile en el año 1908, gracias a las gestiones de María Luisa Lecaros de Marchant para que se fundara un convento en Santiago y se levantara una iglesia a imagen y semejanza del Sacré Coeur de Paris.
Un grupo de sacerdotes sacramentinos se embarcan en Génova para viajar a Buenos Aires, posteriormente llegarían en ferrocarril a Los Andes, donde son recibidos por los Padres Asuncionistas. Luego, viajan a Santiago para ser hospedados por los Padres Claretianos en la Basílica Corazón de María. Desde ahí inician las gestiones para adquirir un terreno y construir su iglesia y convento. Prontamente aparecen los benefactores y los recursos necesarios para dar inicio a esta gran obra. El mismo Papa Pío X envía de su puño y letra la Bendición Apostólica a los que contribuyan con la construcción del templo “sus apellidos se escribirán en manuscritos en letra gótica en un álbum que será depositado en un urna especial debajo del altar mayor y recibirán además una indulgencia de 300 días”.
El 7 de junio de 1912 se bendice la primera piedra, dando inicio, de esta forma, a la construcción del templo en noviembre del mismo año.
El 23 de marzo de 1913, la Conferencia Episcopal otorga el título de Templo Votivo Nacional del Santísimo Sacramento, dedicado al Sagrado Corazón, en conmemoración del primer centenario de la Independencia Nacional.
La Cripta es terminada el 5 de junio de 1919 y la construcción del templo superior se continuó en 1920 y se entregó para su uso parcial en marzo de 1931. El 16 de junio de 1924 se tocan por primera vez las campanas.
En 1982 se remodela la plaza Almagro, ampliándola como parque hacia el poniente, remodelación que brindaría al templo de una gran perspectiva.
Para el terremoto de 1985 la iglesia sufrió severos daños, la gran cruz de la cúpula se derrumbó, parte de la cubierta y una gran parte de los vitrales. Con la restauración de 1988 solo se cubrieron los problemas visibles.
Con el terremoto de del 27F de 2010, la basílica nuevamente se vería afectada presentando diversos daños.
El año 2009, gracias a un proyecto FONDART en su línea Bicentenario, se llevó a cabo una restauración parcial del templo. Sin embargo, la basílica aún presenta obras inconclusas que requieren intervención.