Il santuario è dedicato alla figura di Santa Margherita, patrona di Cortona e terziaria francescana, e alla successiva attività culturale e spirituale dei Francescani Osservanti. Alla morte della santa (22 febbraio 1297) si decise di costruire una chiesa in suo onore, a fianco dell’antica chiesetta di San Basilio che Margherita stessa aveva restaurato dopo averla scelta come luogo di penitenza e di preghiera. Nel 1304 l’edificio sacro era già costruito, ma si continuò ad abbellirlo con importanti affreschi per tutto il Trecento. Di questo ciclo murale sono giunti a noi solo pochi frammenti conservati nel Museo diocesano, ma ne è conservata testimonianza in un codice del XVII secolo che documenta con ventuno scene acquerellate i dipinti murali perduti nel 1653 quando, a causa del loro cattivo stato di conservazione, vennero scialbati. L’analisi dei frammenti superstiti induce a datarli intorno al 1335 e ad attribuirli alla bottega di uno o di entrambi i fratelli Lorenzetti. Nel 1385 la chiesa fu affidata ai monaci Olivetani, sostituiti nel 1389 dai Minori Osservanti che ancora oggi ne hanno cura e accolgono i visitatori. Nell’agosto del 1927 fu elevata alla dignità di basilica minore.
