Antes de levantarse el templo actual hubo varias capillas donde se veneró la imagen, donadas por los Duques de Medinaceli.

En 1922 el edificio fue derribado por estar en estado ruinoso, y en 1927 se empezó a construir el actual, realizado por el arquitecto Jesús Carrasco-Muñoz Encina; fue terminado en el año 1930.

Durante la guerra civil española fue ocupada por milicianos frentepopulistas, debiendo ocultarse la imagen del Cristo de Medinaceli para evitar su destrucción.

La basílica tiene planta de cruz latina con tres naves, siendo la del centro la más amplia; en la parte alta del presbiterio se encuentra el camarín donde se venera la devota imagen de Nuestro Padre Jesús de Medinaceli.

Su fachada es el elemento más característico, con reminiscencias del estilo barroco; posee un ventanal central en forma de serliana, rematándose el conjunto por un frontón triangular partido.