La congregación de los Misioneros Hijos del Inmaculado Corazón de María, popularmente conocidos como Claretianos (llamados así por el fundador de la congregación, San Antonio María Claret), llegó a Chile en el año 1870. Al comienzo, los claretianos se instalaron en una capilla en la calle Dieciocho y unos años después, se trasladan a una capilla denominada Belén y a la casa adjunta donada por Monseñor Eyzaguirre y el Arzobispo de Santiago, Monseñor Valdivieso. La propiedad se fue ampliando gracias al Padre Pablo Vallier, primer superior en Chile, quien adquirió varias propiedades aledañas, lo que significó que para el año 1875, los claretianos eran dueños de toda la cuadra comprendida entre 10 de Julio y Copiapó, con un fondo de unos 80 mts. Se decide entonces, construir el primer templo claretiano, cuya primera piedra la colocó el Arzobispo Rafael Valentín Valdivieso, el 5 de marzo de 1876.

A cargo de la obra estuvieron el arquitecto, Padre José Viladrich y el constructor, hermano Pedro Mas. El templo se consagró el 7 de diciembre de 1879, sin embargo los trabajos de terminación se prolongaron hasta el año 1882. La iglesia se construyó con fondos recogidos en limosnas, donaciones y colectas.

El 30 de agosto de 1928 se reconoce su calidad de Parroquia del Corazón de María. Al año siguiente, el Papa Pío XI le confiere el título de basílica, la primera en el mundo dedicada al Corazón de María.

En 1950, por encargo del Papa Pío XII, la figura del Corazón de María fue coronada por el Cardenal José María Caro. Este privilegio está reservado solo para efigies marianas de culto muy relevante, en Chile hay muy pocas imágenes en esta categoría.

La Basílica es también el Santuario Nacional del apóstol San Judas Tadeo.

Cabe recalcar que, la Basílica sufrió serios daños estructurales después del terremoto del 27F en 2010. Los trabajos de restauración se extendieron por dos años y todo ese tiempo estuvo cerrada. Fue reabierta el 18 de marzo de 2012 por el arzobispo Ricardo Ezzati y, actualmente, se encuentra en buen estado de conservación.