Kalwaryjskie sanktuarium jest jednym z ważniejszych miejsc kultu pasyjnego i maryjnego - łączy zarówno kult Chrystusa cierpiącego, jak i Matki Bożej. Ideą przewodnią jest odwzorowanie ostatniej drogi Chrystusa (Droga Pojmania i Droga Krzyżowa). W sanktuarium znajduje się obraz Matki Boskiej Kalwaryjskiej.

W 1600 roku Mikołaj Zebrzydowski, wojewoda krakowski, na pobliskim wzniesieniu Żar ufundował kościółek pw. Ukrzyżowania Jezusa Chrystusa, zbudowany według modelu przywiezionego w 1599 roku z Jerozolimy przez Hieronima Strzałę. Jak głosi legenda, decyzję wojewody miało ugruntować widzenie, w którym Mikołaj i jego żona Urszula ujrzeli przez okno lanckorońskiego zamku nad górą Żar trzy płonące krzyże unoszące się ku niebu. Kościółek ten został uroczyście konsekrowany przez nuncjusza papieskiego Klaudiusza Rangoniego 4 października 1601 roku, w obecności biskupa krakowskiego Bernarda Maciejowskiego.

Kaplica pierwotnie miała służyć prywatnej pobożności, jednak wojewoda postanowił wybudować kaplicę Grobu Chrystusa oraz niewielki klasztor. Zebrzydowski 1 grudnia 1602 roku sporządził akt fundacyjny i przekazał część góry Żarek oraz miejsce pod budowę klasztoru bernardynom. W 1603 roku dokument zatwierdzony został przez biskupa krakowskiego i króla Zygmunta III. W latach 1604-1609 według projektu Jana Marii Bernardoniego wzniesione zostały kościół i klasztor. Kościół był konsekrowany w 1609 roku w dzień uroczystości św. Franciszka przez biskupa krakowskiego Piotra Tylickiego. W 1604 roku Zebrzydowski, zainspirowany dziełem Chrystiana Adrichomiusa opisującym Jerozolimę w czasach Chrystusa, postanowił wybudować (w latach 1609-1617, według planów Pawła Baudartha) dwanaście kaplic Drogi Krzyżowej oraz pustelnie Pięciu Braci Polaków z kaplicą św. Marii Magdaleny.

Po śmierci Mikołaja Zebrzydowskiego w 1620 roku opiekunem sanktuarium został jego syn Jan, który wybudował (1623-1641) pięć dalszych kaplic pasyjnych, osiem kaplic maryjnych, rozbudował kaplice Ukrzyżowania i Grobu Matki Bożej oraz wybudował tzw. gradusy obok ratusza Piłata i kaplicę znalezienia Krzyża z pustelnią św. Heleny. Kolejnym fundatorem był Michał Zebrzydowski, który rozbudował kompleks klasztorny przez poszerzenie go o drugi wirydarz od strony północnej (1654-1655) i wybudowanie kaplicy Matki Bożej Kalwaryjskiej (1658-1667). Ostatnia wielka fundatorka, Magdalena z Konopackich Czartoryska, podjęła się powiększenia kościoła o długą i szeroką nawę (1680-1702), ufundowała też fasadę, dwie wieże przy elewacji frontowej (1702-1720) oraz dwie kaplice: św. Antoniego (1687) i Niepokalanego Poczęcia (1749). Wraz ze śmiercią Magdaleny z Konopackich Czartoryskiej skończył się okres wielkich fundatorów. Odtąd ofiary szlachty, duchowieństwa oraz pątników stały się źródłem funduszów na rozbudowę, konserwacje i konieczne adaptacje Kalwarii.

W 1979 roku papież Jan Paweł II nadał kościołowi głównemu tytuł bazyliki mniejszej.

1 grudnia 1999 roku Komitet Światowego Dziedzictwa UNESCO na posiedzeniu w Marakeszu (Maroko), na podstawie oceny historycznej i naukowej wykonanej przez prof. dr hab. inż. arch. Annę Mitkowską, postanowił wpisać manierystyczny zabytkowy zespół architektoniczno-krajobrazowy i pielgrzymkowy (bazylikę, klasztor i Dróżki) w Kalwarii Zebrzydowskiej na listę Światowego Dziedzictwa Kultury i Natury, jako jedyną kalwarię na świecie.

Zgodnie z rozporządzeniem Prezydenta Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 30 października 2000 roku, 17 listopada tego samego roku zespół sanktuarium uznany został za pomnik historii Polski.