Lors du siège de Turin par l'armée française de Louis XIV lors de la guerre de Succession d'Espagne, les princes Victor-Amédée II et Eugène de Savoie montent sur la colline de Superga le 2 septembre 1706 pour observer le théâtre des opérations. Ils font alors le vœu d'y élever en cas de victoire des armées piémontaises et autrichiennes un lieu de culte dédié à la Vierge Marie.

La ville de Turin ayant été libérée le 7 septembre, Victor-Amédée II tint sa promesse une fois devenu roi de Sicile en 1713 ; il confia les travaux à l'architecte italien Filippo Juvarra (1678-1736).

Les travaux débutent le 20 juillet 1717. Tout au long de la construction, les matériaux sont acheminés sur la colline à dos d'âne sur un très mauvais chemin pierreux, et de grandes quantités de terre sont déplacées pour créer un terrain plat pouvant accueillir la basilique. Celle-ci, inachevée, est inaugurée le 1er novembre 1731 par Charles-Emmanuel III (le duc de Savoie). Elle est une des œuvres les plus importantes de Filippo Juvarra, un chef-d'œuvre de l'architecture baroque. Un escalier monumental mène à un grand portique soutenu par huit colonnes corinthiennes d'inspiration classique (Panthéon de Rome). La basilique est surmontée d'un dôme de style baroque de 65 mètres de haut, entouré de deux belles tours symétriques. Le bâtiment mesure 51 mètres de profondeur et 34 mètres de largeur. La basilique est dotée également d'une crypte devant accueillir les dépouilles des princes de la maison de Savoie.

En 1800 (an VII de la République française), il a été proposé de transformer l'église en « Temple de la reconnaissance ». Les tombeaux des membres de la Maison de Savoie devaient être transférés dans un autre lieu pour faire place aux cendres de Jacobins morts pour le Piémont. Mais ce projet est resté sans suite.

En 1884, un funiculaire est ouvert pour relier le sommet de la colline de Superga avec le quartier de Sassi à Turin. La ligne, d'environ 3,1 km de long a été électrifiée et transformée en train à crémaillère en 1934. La ligne est toujours en activité avec le matériel roulant de 1934 (pour la locomotive) et 1884 (pour les voitures).

 La basilique sur une xylographie de 1890.

Le site a été affecté par une catastrophe aérienne le 4 mai 1949, lorsqu'un avion en provenance de Lisbonne a percuté un mur de soutien à l'arrière de la basilique. Cet avion transportait l'équipe et les entraîneurs de l'AC Torino, ainsi que des journalistes, des dirigeants et 4 membres d'équipage, soit 31 personnes. Il n'y eut aucun survivant[1]. Les murs détruits par l'impact de l'avion sont encore visibles, car il a été décidé de ne pas les reconstruire. Aujourd'hui, cet événement tragique est commémoré par un musée et une plaque sur le bâtiment arrière, et une messe solennelle est célébrée tous les 4 mai en mémoire des victimes.