Znajdujący się w tym miejscu pierwotnie kościół z XIII w. został zniszczony w czasie najazdu husytów. Obecny kształt architektoniczny świątynia uzyskała w latach 1482–1492, co potwierdzają daty wykute w elewacji. Być może w obręb budowli włączono wówczas część znajdującego się nieopodal kościoła św. Doroty z 1194 r., czego dowodem może być asymetryczne usytuowanie korpusu względem prezbiterium. Nowa świątynia otrzymała formy charakterystyczne dla późnogotyckiej architektury terenu Saksonii i Łużyc, co wskazuje na pochodzenie warsztatu, który prowadził prace. Na początku XVI w. od południa dobudowano szereg kaplic.

Świątynia w latach 1524–1640 użytkowana była przez protestantów. Po pożarze w roku 1642 została odbudowana w latach 1655–1692. Przez ostatnie trzy lata pracami kierował włoski budowniczy Giulio Simonetti. Pod jego nadzorem wykonano sklepienia nawy głównej oraz dokonano barokizacji wnętrza świątyni. Neogotycki hełm wieży został wykonany w 1843 r. 

Świątynia stała się w XVIII w. ważnym miejscem pielgrzymkowym, dzięki umieszczeniu tu relikwii Krzyża Św. W dniu 27 czerwca 2004 r. świątynia została podniesiona do rangi Sanktuarium Maryjnego, a 7 października 2012 r. otrzymała godność Bazyliki Mniejszej Diecezji Legnickiej, co czyni ją jedną z trzech najważniejszych świątyń w regionie.

Elewację południową zdobią: portal wejściowy z figurami św. Sebastiana i św. Rocha dłuta Georga Leonarda Webera przeniesionymi w XIX w. z rozebranej Bramy Górnej, epitafium Kaspara Kirchnera, wybitnego myśliciela i poety doby renesansu, epitafium Thomasa Heinsiusa (†1571) ze sceną przedstawiającą ofiarowanie Izaaka (według niektórych badaczy umieszczony tu widok miasta to najstarszy zachowany wizerunek Bolesławca) i zegar słoneczny z roku 1907 wykonany przez mistrza R. Munzky’ego z łacińskim wierszem: „Hora fugit, Mors venit, Umbra transit, Lux manet” (Czas ucieka, śmierć nadchodzi, ciemność przemija, światłość pozostaje).

Na elewacji zachodniej znajdują się: portal zachodni z figurami św. Jadwigi, Matki Bożej, św. Józefa i św. Jana Nepomucena dłuta G.L. Webera przeniesionymi z bram miejskich, płaskorzeźba z przedstawieniem Trójcy św., z datą 1533, również przeniesiona na obecne miejsce z Górnej Bramy i data 1516 pochodząca z czasu przebudowy kościoła.

W elewację północną wmurowano epitafium garncarza Matthesa These (†1625), a na okienku w północnej ścianie wieży umieszczono datę 1492 określającą koniec budowy kościoła.

Na elewacji wschodniej, kryjącej prezbiterium, znajdują się: napis w gotyckiej minuskule „Anno Domini m° cccc° lxxxii°” (Roku Pańskiego 1482) określający początek budowy kościoła i wizerunek orła śląskiego, niżej epitafium Esthery Praller, a w partii przyziemia kamień węgielny z czterema krzyżami tau tworzącymi tzw. Krueckenkreuz.

W XVIII w. kościół otrzymał bogate, barokowe wyposażenie. Rozbudowany ołtarz główny ze sceną Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny w partii środkowej wzniesiono w 1725 r. według projektu G.L. Webera. Zdobią go również liczne, ustawione przed kolumnami postaci świętych: Piotra i Pawła, Augustyna i Mikołaja, Szczepana i Wawrzyńca oraz Wacława i Leopolda, w zwieńczeniu umieszczono wizerunek Trójcy Świętej w otoczeniu aniołów i figury alegoryczne symbolizujące Wiarę, Nadzieję i Miłość, na krańcach zaś rzeźby św. Ludmiły i św. Jadwigi.

W świątyni znajdują się cztery kaplice boczne: Krzyża Św., św. Barbary, św. Katarzyny Aleksandryjskiej i św. Aleksego. Na uwagę zasługuje także dekoracyjne sklepienie podchórza organowego związane z warsztatem Roskopfa.

Wyposażenie uzupełniają liczne ołtarze, m.in. ołtarz Niepokalanego Poczęcia (ok. 1722 r.) wykonany przez legnickiego malarza Jeremiasa Josepha Knechtela, obecnie pw. Matki Bożej, oraz ambona i obrazy, m.in. „Ukrzyżowanie” autorstwa G.W. Neunherza. Na gzymsach wieńczących znajdują się figury 12 apostołów przypisywane warsztatowi G. Simonettiego, nad łukiem tęczowym znajduje się Scena Zwiastowania.