La sua edificiazione venne ordinata da uno dei più noti santi della storia cristiana: San Carlo Borromeo.

Era arcivescovo di Milano quando a Rho, Il 24 aprile 1583, la Vergine che  era raffigurata in una piccola cappella sulla via che conduceva a Lainate fu vista piangere lacrime di sangue da alcuni popolani rhodensi.

Lo stesso arcivescovo pose personalmente la prima pietra della basilica il 6 marzo 1584, otto mesi prima della morte, dopo averne commissionato il progetto all’architetto Pellegrino Tibaldi, braccio destro nel rinnovamento dell’architettura ecclesiastica della diocesi nell’ambito della Controriforma.

L'impostazione architettonica venne definita sin dall’originario progetto dell’architetto di San Carlo, Pellegrino Tibaldi, che pensò ad una grandiosa basilica a croce latina, con una vasta navata adatta a contenere enormi flussi di pellegrini.

Le misure della chiesa sono imponenti:
La lunghezza della navata maggiore è pari a 74 metri, il braccio del transetto maggiore pari a  43 metri , la cupola raggiunge l’altezza di 54 metri mentre il campanile è alto 75 metri.

Meritano una visita specifica la cappella di San Giuseppe, decorata da Camillo Procaccini e aiuti entro il 1603, con la splendida pala d’altare del Riposo nella fuga in Egitto; la Cappella di San Giorgio, con il pregevole ciclo di affreschi del Morazzone (1614-1615), i notevoli stucchi e la pala d’altare raffigurante San Giorgio e il drago dipinta da Giovanni Ambrogio Figino verso il 1606; la sontuosa Cappella di San Carlo, tra i più riusciti episodi di stile barocco in Lombardia, decorata da Andrea Lanzani nel 1684.

Numerose tele del XVII secolo sono distribuite tra la Sagrestia, Penitenzieria e cappelle laterali, tra cui un Martirio di Santa Caterina di Camillo Procaccini, la pala d’altare della Cappella di San Giovanni Battista attribuita a Giovanni Mauro della Rovere detto il Fiammenghino, e la bella pala d’altare di Sant’Anna dipinta da Carlo Vimercati nel 1714.

Grandiosi cicli ad affresco ottocenteschi furono eseguiti in navata da Giuseppe Carsana (1868-1889), pittore bergamasco proveniente dall’Accademia Carrara, e dal torinese Luigi Morgari (1890-1895) coadiuvato con raffinatissime decorazioni e quadrature di Achille e Angelo Secchi.

Molto altro ancora da scoprire all'interno di questa grandiosa opera d'arte.