Budowa kościoła trwała długo, prace ukończono dopiero w początkach XVI w. W 1718 miał miejsce pożar świątyni.
15 września 2002 papież Jan Paweł II wydał bullę, na mocy której parafia strzegomska otrzymała godność bazyliki mniejszej. 13 kwietnia 2017 biskup Ignacy Dec ustanowił przy bazylice strzegomskiej kapitułę kolegiacką, a samą bazylikę ustanowił kolegiatą. Jest to jedyna w diecezji świdnickiej bazylika kolegiacka. Kościół jest także sanktuarium.
Architektura Kościół jest trójnawową bazyliką z transeptem i poligonalnie zamkniętym prezbiterium. Prezbiterium jest trójprzęsłowe, zaś korpus nawowy tworzy pięć przęseł. Nawy boczne od strony wschodniej są zamknięte trójbocznie. Fasada zachodnia dwuwieżowa (obie wieże nie zostały jednak ukończone: wyższa wieża północna, przykryta spadzistym daszkiem, osiąga wysokość szczytu dachu nad nawą główną, niższa wieża południowa sięga tylko dachu nad nawą boczną). Wnętrze nakrywają sklepienia gwiaździste (kaplice, skrzyżowanie naw), krzyżowo-żebrowe (nawy boczne) oraz sieciowe (nawa główna) wsparte na prostokątnych filarach. Żebra sklepienne spływają na wsporniki, niektóre z nich o figuralnych formach. Taka struktura wschodniej części kościoła, z prezbiterium z nawami bocznymi, znana jest na terenie Śląska, zarówno w kościołach bazylikowych (kościół św.