La chiesa originale, costruita fra il 1231 e il 1260, fu fondata dai Domenicani stabilitisi a Perugia nel 1230 e costruita nella zona che all'epoca era un centro della vita politica e riligiosa della città per la vicinanza della Cattedrale di Santo Stefano del Castellare (non più esistente), luogo di riunione dei maggiorenti.
Una seconda costruzione, comprendente anche il convento, ebbe inizio nel 1304 quando il papa Benedetto XI donò all'Ordine dei Domenicani la chiesa di Santo Stefano che fu demolita per dare spazio ad un nuovo e grandioso complesso.
Nel 1614 e 1615 la chiesa subì il crollo delle volte e dei pilastri delle navate e nel 1632 venne ricostruita su disegno di Carlo Maderno.
La facciata è priva di rivestimento, preceduta da una doppia scalinata barocca ed ornata da un portale del 1596. I contrafforti e le finestre delle fiancate sono quelli della costruzione trecentesca.
Il campanile fu realizzato fra il 1464 e il 1500 dall'architetto lombardo Gasparino di Antonio. Venne mozzato nel 1546 al di sopra del secondo ordine di finestroni per pericolo di crolli ed attualmente è alto circa 60 mt.
L'interno è a croce latina con tre navate e varie cappelle.

Fra le opere d'arte custodite nella basilica:

- Agostino di Duccio : Madonna in gloria fra Angeli - Gabriele - L'annunziata - Ss. Battista e Lorenzo
- Bernardo di Girolamo Rosselli : (decorazioni ella Cappella della Madonna del Voto) : Isaia e Davide - Nove miracoli relativi al Rosario
- Domenico Bruschi : Gloria di Angeli - I Ss. Stefano e Nicola - Il beato Tommasello e papa Benedetto XI
- Giuseppe Laudati : Risurrezione di Cristo
- Mattia Batini: Estasi di San Tommaso
- Giovanni Lanfranco : Madonna del Rosario fra i Ss. Domenico e Caterina

Sepolture nella Basilica:
- Papa Benedetto XI ( morto a Perugia il 7 luglio 1304 )
- Elisabetta Cantucci de Colis ( busto di Alessandro Algardi )
- Alessandro Benincasa ( busto di Domenico Guidi )
- Famiglia Danti
- Benedetto Guidalotti