La storia ci narra che nel 1133 le terre bergamasche furono colpite da una grave siccità; seguì la carestia e la peste. La popolazione di Bergamo pregò la Vergine e chiese il Suo aiuto: nel 1135, infatti, si deliberò di erigere una chiesa come voto di ringraziamento. Il Consorzio della Fabbrica, appositamente costituito, raccolse gli oboli dei cittadini, ed il 15 agosto 1137 il Vescovo di Bergamo Gregorio benedisse la prima pietra della Basilica di S. Maria Maggiore.

La storia, probabilmente, s’intreccia con la leggenda: sta di fatto che la Basilica, da quella data, si erge nel cuore di Città Alta, incardinata tra piazza Vecchia e piazza Rosate, nella parte più nobile della Bergamo storica, circondata dalle mura venete. La sua centralità urbanistica e religiosa è confermata da due circostanze: la prima è che l’edificio risulta privo di una facciata nel senso tradizionale, ma ne può addirittura vantare due, se tali vengono considerate la parete del lato sud (con il portale “dei leoni bianchi”) e la parete del lato nord (con il portale “dei leoni rossi”). 

La chiesa sorge su sui resti di un’altra più piccola già dedicata alla Madonna. Poco si conosce del costruttore, tale Magistero Fredo, individuato come uno dei maestri comacini. La chiesa fu improntata a quello stile romanico maturo tipico dell’epoca, arricchito di influssi con provenienza geografica diversificata, anche in direzione europea, ad esempio renana. Delle cinque absidi originarie ne sopravvivono due, quella centrale e quella a sud-ovest; delle altre, una venne fatta demolire da Bartolomeo Colleoni nel 1472 per farne ricavare lo spazio destinato alla Cappella della propria sepoltura; una seconda nel 1485 fu sostituita con una Sacrestia e una terza fu parzialmente abbattuta per far posto al campanile edificato tra il 1436 e il 1459. Da quelle superstiti si vede che il modello della loro struttura appare caratterizzato dalla presenza di due ordini, uno a finestre strombate e un secondo, il superiore, costituito da una galleria a giorno. La cupola, su base ottagonale a lati irregolari, si innalza progressivamente con tre gallerie illuminate da aperture praticabili; la più bassa con archi a tutto sesto, le due più alte con bifore, mentre un’agile cuspide chiude questo ritmato e pacato movimento verso l’alto.

Il tessuto costruttivo murario rivela registri a tempi diversi nell’edificazione, manifestamente condizionata da disponibilità finanziarie diverse: a blocchi grandi, regolari e ben squadrati la parte orientale e quella della prima fascia inferiore; a blocchi più piccoli e irregolari il resto. Caldo e variegato è anche il colore della pietra arenaria impiegata, dal più morbido giallo ambrato al grigio pietroso. Nel 1351-53, Giovanni da Campione intraprese l’adattamento gotico della basilica con la realizzazione in marmi policromi del portale verso piazza Vecchia a tre ordini architettonici sovrapposti; il protiro dalla ricca ed elegante strombatura, una loggetta con le statue di S. Alessandro a cavallo e i SS. Barnaba e Vincenzo, un’edicola con la Vergine e le Sante Grata ed Esteria. Nel 1360 fu la volta del secondo portale, arricchito con formelle raffiguranti Cristo, gli Apostoli, immagini di Santi, oltre che con figure di manovali e lapicidi al lavoro; e nel 1367 il medesimo Giovanni da Campione, aiutato dal figlio, realizzò l’ultimo portalino nell’angolo di nord-est, con materiali più poveri e forme più dimesse. Completa lo slancio raffinato e ascensionale di queste integrazioni la presenza, sulla parete verso piazza Rosate, di una guglia, opera di Anex de Alemania, lo scultore Hans von Fernach proveniente dai cantieri del Duomo di Milano, autore di un tabernacolo cuspidato “nordica freccia a trafori in tanta gravità di compatte forme lombarde”. 
All’interno della basilica, le reminiscenze di questa stagione gotica sopravvivono solo nel recupero di alcuni affreschi, attribuiti al Maestro dell’Albero della Vita (1347), autore anche delle pitture nella parte opposta del transetto con l’”Ultima Cena” e “S. Eligio che ferra il cavallo”, e al Maestro del 1336, cui si deve un grande affresco con “S. Alessandro a cavallo” e quello della “Madonna fra Santi”.
In seguito alle prescrizioni contenute in due relazioni di Pellegrino Pellegrini Tibaldi del 1576 e del 1580, iniziò la trasformazioni interna della chiesa, con la soppressione di tutti gli altari laterali e di tutte le pitture a fresco. Il risultato di questa trasformazione coincide quasi alla lettera con quanto oggi si vede.