La iglesia fue levantada por los franciscanos recoletos, que dieron nombre al barrio, junto a su convento. La obra la comenzó el arquitecto jesuita italiano Andrés Blanqui y la terminó Juan Bautista Prímoli. Fue inaugurada el 12 de octubre de 1732 y dedicada a la Virgen del Pilar en homenaje a Zaragoza, tierra de su benefactor, el comerciante aragonés Juan de Narbona.

En 1821 los frailes fueron expulsados: la huerta del convento se convirtió en el Cementerio de la Recoleta y otras dependencias son hoy el Centro Cultural Recoleta. El templo conserva su retablo mayor barroco y un altar trabajado en plata con ornamentación del Alto Perú. Fue elevado a basílica en 1936 y declarado Monumento Histórico Nacional en 1942.