Secondo la tradizione, la Madonna apparve ad una umile contadina settantenne Vincenza Pasini da Sovizzo residente in Borgo Berga mentre portava cibo al marito che lavorava nel campicello sul monte.
Le apparizioni della Madonna a Vincenza Pasini erano due: la prima del 7 marzo del 1426, la seconda del 1 agosto 1428.
In quegli anni imperversava a Vicenza una terribile pestilenza, mietendo numerosissime vittime.
La Madonna, per l'intercessione della contadina, prometteva la fine della peste e chiedeva che in quel luogo le fosse dedicata una chiesa.
Le cronache del tempo sono concordi nel riferire che, dopo che il Comune ebbe adempiuto a questo invito costruendo la prima modesta chiesetta di un vano rettangolare in soli tre mesi, la peste cessò.
L'altare con l'immagine della Madonna era stato costruito nel punto in cui si riteneva fossero avvenute le apparizioni e dove, ancor oggi, si venera la sacra immagine.

Il santuario della Madonna di Monte Berico è un luogo di maggior culto cattolico di Vicenza e dei Vicentini, è situato sulla sommità dell'omonimo colle che domina la città a 124 metri s.l.m.

Nel 1428, in pochi mesi, sorse la prima chiesetta tardogotica e un piccolo cenobio per ospitare una comunità religiosa dedita all’accoglienza dei pellegrini.
La gestione della prima chiesa gotica - dedicata a Sancta Maria de gratia, venne affidata inizialmente ai religiosi dell'Ordine di Santa Brigida.
Nel 1435, questi frati abbandonarono la chiesa e il monastero che furono affidati ai Servi di Maria, già insediati a Vicenza da qualche anno.
Verso la metà del secolo fu completato il convento, con l'erezione del chiostro, della foresteria, dell'infermeria e del campanile diventando il luogo di culto cattolico per tutti i vicentini.
Nel 1476 il vescovo Giovanni Battista Zeno concesse una particolare indulgenza ai fedeli che avessero fatto elemosina alla chiesa; furono così costruiti la sacristia e la cappella maggiore con il coro.
la volta della chiesa venne affrescata da Bartolomeo Montagna.
La devozione attirava numerose donazioni e lasciti testamentari.
La prima chiesa fu ingrandita allungandola verso la salita dalla città, e qui venne aperta la facciata principale.
Nel 1480, su progetto di Lorenzo da Bologna, fu sostituito il vecchio coro e terminarono lavori di ampliamento.
Nel 1529 con una delibera comunale, fu resa regolare e solenne la processione della Madonna di Monte Berico del 25 agosto durante la quale i devoti recitavano, manifestazioni di fede, le litanie alla Vergine di monte Berico, composte da numerose preghiere, invocazioni, lamenti e voti che rispecchiavano amarezza e sofferenza per le tristi condizioni dell'epoca.
Nel 1562 Andrea Palladio disegnò il progetto per un moderno tempio a pianta centrale, che però venne accantonato.
Negli anni 1578-79 l'architetto operò una aggiunta classica, a pianta quadrata di 12 m per lato, al lato nord della chiesa gotica del Quattrocento per ovviare alle condizioni di disagio dei pellegrini che si recavano al santuario, per la ristrettezza dello spazio davanti al terzo arco sotto il quale stava l'altare della Vergine.

Nel 1630 il Consiglio comunale di Vicenza proponeva una oblatione alla Vergine di Monte Berico per supplicarla di intercedere alla misericordia divina contro gli imminenti pericoli di peste e di guerra.
Infatti si combatè la guerra di Mantova e l'anno dopo l'epidemia della peste si fece sentire in città.
Cessata la peste, venne deciso di ingrandire il Santuario.
Fra il 1688 e il 1703 venne eliminata l'aggiunta palladiana, in favore di un edificio più ampio.
Nel corso del secolo si susseguirono altri lavori, come la decorazione scultorea, la sistemazione degli altari e la gradinata davanti al prospetto settentrionale.

Nel 1780 vennero costruiti dei portici progettati da Francesco Muttoni, che rendevano più agevole l'accesso dalla città al Santuario.
I frati di Monte Berico godevano in città di particolare prestigio perchè aderivano alle regole dell'osservanza dei Servi di Maria.
Con la legge napoleonica del 25 aprile 1810 vennero soppressi ed alcuni di loro deposero la veste di religiosi per indossare quella di sacerdoti.
Nel 1813, durante il Regno d'Italia dell'impero francese, una parte del convento venne acquistato dalla direzione demaniale dei Dipartimenti Adige, Bacchiglione e Tagliamento.
Nel 1817 vengono costruzione delle tre nuove gradinate laterali, opera di Giacomo Verda;
Nel 1821 vengono montate le 8 campane suonate alla vicentina;
Nel 1826 iniziò la sostituzione del campanile quattrocentesco con uno più grandioso, disegnato dall'architetto vicentino Antonio Piovene con la distruzione dell'antico coro e di parte della sacrestia.
Nel 1835 con il regime del Regno Lombardo-Veneto dell'impero d'Austria vi fu una ripresa della vita religiosa del santuario ed il convento venne ricostituito.
Nel 1860 fu avviato il restauro della facciata della chiesa gotica, sul lato ovest, ad opera dell'architetto Giovanni Miglioranza che la rifece in stile neogotico.
Nel maggio del 1904 fu elevata da papa Pio X al rango di basilica minore.
Fra il 1971 ed il 1972 a fianco del campanile è stata costruita la moderna Penitenzieria.
Dal 1978 la Madonna di Monte Berico è la principale patrona della città di Vicenza e della sua diocesi.

Le sculture sulle facciate rappresentano santi e allegorie di virtù e sono opera di Orazio Marinali, di Francesco Cabianca e di Giacomo Cassetti.
Sulla facciata verso i portici campeggiano le statue della Fede e della Speranza.
Nel registro superiore presenta statue di santi venerati a Vicenza come il medico Leonzio martirizzato nel 307, Carpoforo e Gaetano Thiene, sant'Antonio da Padova e Maria Maddalena.
Nel registro inferiore sono collocate le statue di san Sebastiano, san Vincenzo, san Rocco e san Filippo Benizi.

Sopra il portale è rappresentata la Vergine che appare a Vincenza Pasini, opera di Orazio Marinali.
Sopra il portale del prospetto settentrionale Vincenza Pasini di fronte ai deputati di Vicenza e sopra il portale del prospetto occidentale la Posa della prima pietra della chiesa votiva.
Sul prospetto settentrionale in alto la Temperanza e la Giustizia, al centro statue di Profeti, in basso Sant'Andrea, San Pietro, San Paolo, San Matteo.
Sul prospetto occidentale in alto Allegorie di virtù, al centro Eroine dell'Antico Testamento, in basso San Bartolomeo, San Giovanni Evangelista, San Carlo Borromeo e San Marco.

- Chiostro del santuario
Il piccolo chiostro gotico della basilica, costruito nel 1429, presenta arcate ogivali decorate di cornici in terracotta su colonnine di pietra e un puteale del 1611.

- Refettorio dei frati
Dal chiostro del santuario si accede all'antico refettorio dei frati, nel quale sono contenute alcune opere d'arte.
Tra esse la Cena di San Gregorio Magno di Paolo Veronese del 1572.
Di fronte all'opera del Veronese è posta una teca contenente un Cristo risorgente, arazzo russo del XVIII secolo proveniente dalla cappella imperiale del Cremlino di Mosca.
Nella stessa sala si trovano tele della Vergine con i quattro Evangelisti e il Battesimo di Cristo di Alessandro Maganza.

- Penitenzieria
Nel Penitenzieria si trovano: l'affresco della Madonna del Magnificat di Battista da Vicenza, un coevo crocifisso ligneo, una Pietà in pietra dipinta ed il Vesperbild di fattura salisburghese del 1415 circa.

All'interno della chiesa sono contenute molte opere d'arte di importanti artisti, tra le quali "la Vergine con i quattro evangelisti" e "il Battesimo di Cristo" di Alessandro Maganza.
"La Pietà" di Bartolomeo Montagna dei primi anni del Cinquecento.
Sulla parete laterale è posto il secentesco "monumento funebre del nobile vicentino Leonida Bissari" che combattè contro i turchi dello scultore Giusto Le Court.
Davanti all'altare maggiore c'è la grande tela del pittore Giulio Carpioni del XVII secolo, commissionata dopo una grave carestia.

Entrando dalla porta che si affaccia sul Piazzale della Vittoria, a destra si incontrano alcune pale d'altare.
la prima è di Pietro Gagliardi del 1888 rappresentante la Vergine che appare ai sette santi fondatori dell'Ordine dei Servi di Maria.
Più avanti, nell'altare proveniente dalla distrutta chiesa di san Marco è collocata un'opera del 1796 del pittore François-Guillaume Mènageot, raffigurante il Bimbo Gesù.
Di rilievo è anche la pala d'altare di Palma il Giovane con l'Incoronazione della Vergine, Trinità e Santi.
Nella Basilica si trovano dipinti come la Trinità, su fondo oro, di Leoneda Uliaco del 1760 e La Madonna e l'Ordine dei Servi di Maria, olio su tela di scuola olandese del Seicento.

Il coro è ricavato dall'abside della chiesetta gotica.
Sulla parete di fondo, una grande vetrata centrale raffigura l’apparizione della Vergine sul monte.

L'altare e la nicchia della Madonna sono collocate all’interno del colonnato dell’antica chiesa gotica, racchiuse tra un monumento funebre e una raccolta di ex voto.
La statua della Madonna, opera di Nicolò da Venezia del XV secolo, in pietra tenera dei Colli Berici, dipinta e ornata di corona, situata dietro l'altare maggiore, riproduce il tema della Madonna della Misericordia sotto il cui manto stanno i supplicanti.

Sulla cantoria si trova l'organo a canne Mascioni costruito nel 1943 recuperando parte del materiale fonico dei precedenti strumenti di De Lorenzi e Zordan.

Nel museo della basilica sono conservati dipinti, oggetti sacri, ex voto, paramenti liturgici.