La Basilique se trouve à côté de l’imposant Château de l’Empereur, sur la place dont elle porte le nom, ancien siège de la prison des “Stinche”. C’est à l’extérieur de la prison, où avait été peinte une image de la Vierge à l’Enfant, que se manifestèrent des événements prodigieux le 6 juillet 1484. La dévotion pour cette image fut telle que l’on reçut très vite l’autorisation pontificale pour y construire une église. La Municipalité choisit, parmi les nombreuses propositions, le projet de Giuliano da Maiano, mais, l’année suivante, Laurent de Médicis interrompit les travaux en confiant le nouveau projet à Giuliano da Sangallo.
Les travaux commencèrent en 1486 et s’achevèrent en 1495, laissant inachevé le revêtement extérieur qui adopte la bichromie traditionnelle composée du marbre vert de Prato (ou serpentine) et de liais, avec des formes originales que l'on retrouve dans des oeuvres florentines comme Santa Maria Novella, San Miniato et le Baptistère, et de Prato comme San Domenico et San Francesco. Les bandes de serpentine qui revêtent l’extérieur de l’édifice, divisent les espaces selon des proportions harmonieuses et soulignent aussi les élégantes portes surmontées de tympans en saillie.
À l’intérieur la structure de la basilique montre d’évidentes références, selon la précise volonté de Laurent de Médicis, à l’architecture de Leon Battista Alberti ; les parties qui la constituent donnent lieu à un des édifices à croix grecque les plus sobres, élégants et donc mieux réussis de toute la Renaissance. En ce qui concerne la coupole, placée sur un tambour cylindrique qui s’alterne rythmiquement avec douze fenêtres circulaires et couvert d’un tronc de cône et d’un lanternon, il s’agit sans aucun doute d’une citation d’un autre grand humaniste, Filippo Brunelleschi.
L’entablement est décoré d'une frise en terre cuite vitrifiée de Andrea Della Robbia (1491-92), qui réalisa aussi les quatre tondi avec les figures des Évangélistes placés dans les pendentifs de la coupole. Les beaux vitraux visibles dans les butées des quatre bras de l'église, qui représentent l'Annonciation, la Nativité, l'Assomption, la Visitation, furent réalisés sur un dessin de Domenico Ghirlandaio. Dans le maître-autel – de marbre blanc, dessiné par Sangallo – on conserve, encadrée par une toile du peintre de Prato Antonio Marini représentant Anges, David et les Saints Anne, Joachim, Joseph et Jean l’Évangéliste en adoration (1844-47), la fresque miraculeuse de la Vierge à l’Enfant entre les Saints Léonard et Étienne, qui remonte à la première moitié du XIVe siècle.
Deux portes unissent l’église à la sacristie, l’ancienne entrée de la prison. En dessous, il reste d’autres salles de la prison, parmi lesquelles une série de cellules. Derrière la basilique, on trouve le Presbytère, conçu par Giuseppe Valentini et réalisé entre 1787 et 1810, s’inspirant de l’architecture classique du XVIe siècle, notamment de l’architecture romaine du Palais Farnese.
