Au sommet de la colline de Fourvière, surplombant la ville de Lyon, est institué au milieu du Moyen Âge un culte à saint Thomas de Cantorbéry puis, rapidement, à la Vierge Marie. Ce double culte se concrétise avec la construction à partir de 1630 d'un lieu de dévotion, la chapelle Saint-Thomas de Lyon. À la suite d'un vœu prononcé en 1642 par les échevins de Lyon pour éloigner une épidémie de peste de la ville, un pèlerinage annuel se constitue.
Au XIXe siècle une statue dorée de Marie est érigée sur le clocher de la chapelle. En parallèle, la proposition de construire une basilique, à la fois pour accueillir des visiteurs de plus en plus nombreux et en remerciement pour la protection de Lyon durant la guerre franco-allemande de 1870 est acceptée ; son édification débute en 1872.
La basilique, de style néo-byzantin constitue un des repères les plus visibles de l'agglomération, et un des symboles de la ville. Elle donne à Lyon son statut de « ville mariale ». Environ deux millions de pèlerins et de touristes sont accueillis chaque année dans la basilique.