Sobre la antigua mezquita se levantó la iglesia de Santa María, un templo gótico que se mantuvo hasta el siglo XIV y que fue derribado y reconstruido en el XVI bajo las líneas del gótico-renacentista. Tampoco esta estructura perduró, con lo que la actual basílica pertenece al XVII. En su fachada resalta la portada mayor, una obra maestra del barroco valenciano.
Su planta es de cruz latina con una gran nave central y cuatro capillas a cada lado con contrafuertes perforados. Sobre el crucero se levanta una gran cúpula, que forma parte del escenario del Misteri d’Elx y que en el exterior está recubierta por tejas azules.