La larga historia del santuario de Aránzazu no ha dejado muchas reliquias ni documentos. Ello se debe a varios hechos que produjeron la pérdida de buena parte del patrimonio, obligándolo a comenzar prácticamente desde cero, en el siglo XIX. Entre estos hechos destacan tres incendios.

En la primera mitad del siglo XV se estaban produciendo en los diferentes territorios del País Vasco las guerras de bandos que enfrentaban a los oñacinos y a los gamboínos, que arrastraron al país a la ruina. Sobre esas mismas fechas se produjo una gran sequía, que algunos achacaron a un castigo divino por las atrocidades de la guerra. Fue por entonces cuando apareció la imagen de la Virgen en el monte Aloña.[1]​

Según cuenta la leyenda, fijada en torno a 1468,[2]​ el pastor Rodrigo de Baltztegi encontró la imagen de la Virgen. Este bajó al pueblo, que estaba realizando rogativas para que terminara la sequía, y les contó el hallazgo, indicándoles que debían ir en procesión hasta el lugar donde estaba la Virgen para que comenzara a llover; cosa que sucedió cuando bajaron la imagen hasta la villa.

Se constituyó la Cofradía de Aránzazu, de la que formaron parte los nobles de Oñate. Esta cofradía, que en sus inicios solo era para los vecinos de Oñate y Mondragón, desaparecería en 1834. Juana de Arriarán apoyó económicamente el incipiente santuario y construyó una hospedería para peregrinos al lado de la ermita de la Virgen y mandó llamar a su hijo, Pedro de Arriarán, que era fraile mercedario, para que se instalara en el lugar con varios frailes de dicha orden, erigiendo un monasterio con la licencia del Conde de Oñate. Para 1493 ya está establecida la comunidad Mercedaria en Aránzazu.

Los Mercedarios abandonarían pronto el monasterio. Pedro de Arriarán intentó entonces que los franciscanos se hicieran cargo de las instalaciones, para lo que incorporó Aránzazu a la Provincia Franciscana de Castilla; pero surgieron problemas que hicieron imposible el proyecto, y en 1508 fueron los Dominicos quienes se hicieron cargo del convento y el santuario.

En 1510 se nombró prior al dominico fray Domingo de Córdova Montemayor. Los franciscanos entraron en pleitos con los dominicos por la pertenencia del monasterio, logrando sentencia favorable del tribunal de la Rota en 1512, por lo que dos años después, el 22 de abril de 1514, las instalaciones fueron entregadas a los franciscanos. No solo fueron los dominicos y franciscanos los que pleitearon para conseguir quedarse con el complejo espiritual; también los Jerónimos intentaron hacerse con él. Fue la propia Juana de Arriarán quien abogó delante de la reina Juana la Loca y llamó a los Jerónimos al santuario. Esto queda recogido en una bula del papa León X.

Para 1553, las instalaciones monacales estaban totalmente acabadas y en funcionamiento. Ese año sufren un incendio que las destruye por completo. El responsable provincial de los franciscanos, en una carta que manda a Ignacio de Loyola, describe el hecho de la siguiente manera:

En este incendio se perdieron los archivos y los exvotos que se guardaban en claustro, testimonio de los agradecimientos de las gentes que acudían al lugar en busca de remedio.

Mediante la colaboración y la donación de los fieles y nobles, así como de muchas instituciones —el propio ayuntamiento de Oñate contribuyó con 300 ducados de oro—, se levantó un nuevo convento, que según el historiador Esteban de Garibay era mucho mejor que el anterior y edificado en un tiempo muy breve. En 1567 ya estaba terminada la obra del nuevo convento y se plantea la realización de reformas en la iglesia que se había salvado del incendio. Solo la construcción del nuevo altar y crucero tardó dieciocho años. En 1621 se trasladó y ubicó en el nuevo altar a la Virgen. Las autoridades católicas de Roma otorgaron un solemne jubileo y se celebraron varios actos festivos y litúrgicos que atrajeron fieles de toda la geografía vasca y navarra. Los actos se celebraron en castellano y euskera.[3]​

El 22 de julio de 1622, poco después de inaugurarse la nueva iglesia, otro incendio devasta las instalaciones. La Virgen se salva de las llamas pero todo lo demás queda destruido. Un testigo de dicho suceso los relata de la siguiente forma:

Después del nuevo incendio se volvió a reconstruir las instalaciones. De nuevo el apoyo de los fieles y de las autoridades fue fundamental para llevar a buen fin dichas actuaciones. Esta vez se ganaba terreno al barranco realizando parte de las obras sobre el vacío. Como decía el Padre Luzuriaga:

La nueva iglesia contaba con dos capillas superpuestas, quedando la superior al servicio de la Virgen. Vistieron las instalaciones con varias obras de arte que el propio Luzuriaga dice que eran «riquísimas y artísticas joyas». La Virgen se mantenía detrás de un velo muy fino que solía ser levantado por dos monjes a petición de los peregrinos y rodeada de doce candelas y dos hachones. Tanto el altar como el coro fueron bien trabajados. En el coro se instaló un órgano, realizado por un fraile del propio convento, Juan de Tellería, que ya contaba fama de buen maestro de órganos. A la iglesia sucedió la construcción de otras dependencias de las instalaciones, como hospedería de peregrinos y aulas de enseñanza.

El siglo XIX fue muy poco favorable para el Santuario guipuzcoano. El 9 de agosto de 1809 el rey José Bonaparte, hermano de Napoleón Bonaparte y puesto por él, firmó una Orden que suprimía las órdenes religiosas y embargaba sus bienes. El 9 de septiembre la alcaldía de Oñate ordena el cumplimiento de la ley y el desalojo de las instalaciones del santuario. Queda a cuidado del mismo el presbítero Javier de Aguirre. Unos meses después, en diciembre, se nombra capellán a José Manuel de Uralde, que asume sus funciones con un séquito de 15 religiosos naturales de Oñate.

El 2 de julio de 1810 se traslada la imagen de la Virgen de Aránzazu a la iglesia parroquial de San Miguel de Oñate. El 24 de abril de 1811 detienen a nueve religiosos del monasterio que son llevados a Vitoria, Bayona (Francia) y Monmendi. Estos hechos sucedieron en plena guerra de la Independencia. Una vez finalizada la misma, se devuelve la imagen al santuario de Aránzazu el 20 de abril de 1814.

El 11 de septiembre de 1822 el santuario es atacado por un capitán de la Armada que prende fuego a algunas instalaciones causando daños menores. La comunidad religiosa abandona temporalmente el convento, refugiándose en la capellanía de franciscanas de Bidaurreta, en Oñate, llevando la Virgen con ellos. El 11 de junio de 1823 se volvería a subir la imagen a Aránzazu.

Las tropas liberales al mando del general Rodil, en el transcurso de la primera Guerra Carlista, al considerar a los frailes defensores del absolutismo de Fernando VII, destruyen las instalaciones del convento y el propio santuario, incendiándolo el 18 de agosto de 1834 y llevando presos a los componentes de la comunidad franciscana. Pronto se volvió a construir unas instalaciones provisionales que albergaban a la imagen y algunos pocos frailes que la cuidaban. El 13 de diciembre de 1840 se dicta una Orden por la cual se disolvía la comunidad franciscana de Aránzazu, aunque se mantenía la de Bidaurreta depuesta del hábito franciscano. El ayuntamiento de Oñate nombra capellán de Aránzazu al fraile Tomás de Echenagusía, y la imagen de la Virgen se traslada a la iglesia del convento de Bidaurreta.

El 14 de julio de 1844 el Jefe Político de Guipúzcoa da licencia para comenzar las obras de restauración de las instalaciones de Aránzazu. Las obras se terminaron en 1846, inaugurándose el 19 de octubre de ese año.[2]​ En la procesión que llevó a la Virgen desde Oñate a su nueva iglesia de Aránzazu participaron más de 10 000 personas.

En 27 de septiembre de 1878 se concede licencia para restaurar la comunidad de franciscanos. En 1879 se autoriza la recolección de fondos para poder llevar a cabo las obras de mejora del camino al santuario. La nueva carretera se inauguró en 1881, con nueve días de peregrinación.[2]​ Tres años después, el 10 de agosto de 1884, se inaugura el nuevo edificio conventual, casi cincuenta años después de que fuera destruido en las atrocidades de la guerra.

El 13 de septiembre de 1885 era la fecha elegida para la coronación de la Virgen de Aránzazu, siendo esta la primera coronación canónica que se realiza en el País Vasco. Las circunstancias de una epidemia de cólera hacen que la coronación tenga lugar el 6 de junio de 1886.

Las instalaciones del santuario van completándose y en 1892 se inaugura el retablo mayor de la iglesia.

El siglo XX fue el que más impacto ha tenido en la imagen del santuario. Si bien en lo espiritual otros tiempos fueron más fuertes, en la parte artística no hay duda de que este siglo marcó un hito en la historia del lugar, e incluso del país.

En 1902 se construye e inaugura el órgano (de la prestigiosa casa de Amezúa). Al año siguiente se dota a las instalaciones de una central eléctrica. El primer cuarto de siglo crece la comunidad en número y en relieve.

El 23 de enero de 1918 se nombra a la Virgen de Aránzazu patrona de la provincia de Guipúzcoa. Ya había sido adoptada por la comunidad franciscana en 1738 como Patrona de la Provincia franciscana de Cantabria, que comprendía el País Vasco, Navarra, Santander (hoy comunidad de Cantabria) y Burgos. El nombramiento se realiza a partir de la petición en esta línea que envió el ayuntamiento de la villa de Oñate a la Diputación de Guipúzcoa donde dice:

En abril de 1950 Pablo de Lete, Ministro Provincial de los franciscanos, lanza la idea de la necesidad de construir una nueva basílica. Ya en el llamamiento aboga por una edificación singular centrada en dos ideas, amplitud y relevancia artística. Ese mismo mes de abril se abre un concurso de ideas para la realización del proyecto. Las premisas eran las de respetar las construcciones monacales existentes y la entrada de la carretera. Se inscribieron 40 arquitectos, de los cuales presentaron proyectos 14 de ellos. Se seleccionó la idea de los arquitectos Sáenz de Oiza y Luis Laorga del colegio de arquitectos de Madrid.

Junto a los arquitectos intervienen el escultor Jorge Oteiza para la fachada principal, el pintor Lucio Muñoz para la decoración del ábside, el escultor Eduardo Chillida para las puertas principales de acceso, Fray Javier María Álvarez de Eulate encargado de las vidrieras,[4]​ el pintor Néstor Basterretxea para la decoración de las paredes de la cripta y Xabier Egaña que firma las pinturas murales del camarín de la Virgen.

El 9 de septiembre se coloca la primera piedra y en la ceremonia los arquitectos elegidos dicen:

La construcción corrió a cargo de la empresa constructora Hermanos Uriarte (de Araoz) y se pudo celebrar la primera misa el 20 de agosto de 1955. Su bendición tuvo lugar el día 30.[2]​ La iglesia no estaba completa, solo se había levantado el edificio. El 1 de julio de 1955, el obispo de San Sebastián había encargado a la Comisión Diocesana de Arte Sacro un dictamen sobre las obras y su relevancia artística. La Comisión respondió el 6 de junio de ese año ordenando parar dichas obras al entender que las actuaciones artísticas contempladas no tenían en cuenta los preceptos de la Santa Iglesia en materia de Arte Sagrado. El extracto del documento dice así:

Así, después del primer acto litúrgico del 20 de agosto, es inaugurada el 30 del mismo mes a espera de que el tiempo cambiara los pensamientos y se levantará el veto al arte del siglo XX.

Durante la prohibición moría Carlos Pascual de Lara que había ganado el concurso para el diseño del ábside. Por ello en 1962, el 16 de marzo se convoca otro concurso para tal fin. A este concurso se presentan 112 artistas, de los cuales 42 presentan sus proyectos. Gana el madrileño Lucio Muñoz que lo realizaría en cinco meses con ayuda del escultor Julio López y el pintor Joaquín Ramos, además de un equipo de carpinteros.

Las esculturas que adornan la fachada principal del santuario quedaron inconclusas en el momento de la prohibición. No sería hasta 15 años después cuando se diera por finalizada la obra, que había cambiado ya en el ánimo del artista. Oteiza descarta los medallones en la fachada principal, que era la opción que había propuesto y se decanta por un conjunto de dos piezas centrado en la parte superior de la misma, respetando, eso sí, el friso de apóstoles. El conjunto representa a la Virgen Dolorosa cuando recoge el cadáver de Jesús.

Entre 1962 y 1964 se efectúan las obras de la parte final de la carretera de acceso y de la gran plaza aparcamiento. El verano de 1969, con ocasión de celebrarse el V centenario de la aparición de la Virgen, se inaugura el conjunto estructural y se consagra la nueva basílica. Todavía quedaba la cripta por hacer. Néstor Basterretxea la pintaría en los años ochenta con una colección de frescos muy modernista y de gran impacto, en particular el Cristo Resucitado que domina el altar.

Entre 2002 y 2005 se han llevado a cabo reformas en la explanada, construyéndose un nuevo edificio de servicios y nuevas instalaciones.