Zasvätená Panne Márii Najsvätejšej Panne - "Notre Dame" - malú pôvodnú kaplnku prevádzkovali najskôr jezuiti. Potom prišli Sulpickí otcovia, ktorí sa v roku 1657 zaviazali postaviť väčší kostol. Sulpician François Dollier de Casson bol jeho architektom a dnešná ulica Notre-Dame slúžila ako pôvodné miesto. Jeho stavba v barokovom štýle bola dokončená v rokoch 1672 až 1683. Do roku 1800 bol Dollierov kostol príliš malý a Fabrique sa rozhodol postaviť kostol, ktorý poznáme dnes. Pri navrhovaní nového kostola rada pre budovy zapojila služby newyorského architekta James O ' Donnell – sám írsky Protestant podľa pôvodu. O ' Donnell a Fabrique sa rozhodli pre gotický obrodný štýl, ktorý bol vtedy v móde v Anglicku a Spojených štátoch. Hlavné stavebné práce sa uskutočnili v rokoch 1824 až 1829. O ' Donnell sa nedožil dokončenia svojej práce. Zomrel v Montreale v roku 1830. Tesne pred svojou smrťou konvertoval na katolicizmus a bol pochovaný v krypte nového kostola, kde je jeho hrob označený plaketou. Starý kostol vyradený z cesty bol zbúraný v lete 1830, s výnimkou jeho zvonice, ktorá prežila až do roku 1843, kedy Bazilika Notre-Dame dvojičky dokončil architekt John Ostell. Západná veža, prezývaná La Persévérance (vytrvalosť) a dokončená v roku 1841, obsahuje veľký zvon pokrstený "Jean-Baptiste" s hmotnosťou 11 ton (11 000 kilogramov alebo 24 000 libier). Východná veža, prezývaná la Tempérance( Temperance), bola dokončená v roku 1843 a je v nej zvonkohra s 10 zvonmi. V roku 1889 Curé Léon-Alfred Sentenne poveril architektov Perreaulta a Mesnarda, aby postavili kaplnku, v ktorej by sa konali obrady pre menšie zbory, ako sú manželstvá a pohreby. Bola pomenovaná kaplnka Notre-Dame du Sacré-Cरur (Panna Mária Najsvätejšieho Srdca) a vysvätená 8.decembra 1891, v deň sviatku Nepoškvrneného počatia, bola postavená v gotickom Obrodnom štýle s množstvom sochárskych motívov. Bohužiaľ, požiar vážne poškodil kaplnku 7. Decembra 1978. Rekonštrukciu uskutočnila architektonická firma Jodin, Lamarre, Pratte and Associates, ktorej plán navrhoval prestavbu prvých dvoch úrovní tak, aby boli identické s pôvodnou kaplnkou, pričom tradičnými metódami boli kvalifikovaní tesári, sochári a stolári. Klenba bola postavená v modernom štýle umožňujúcom prirodzené osvetlenie. Nová kaplnka bola otvorená v roku 1982. Štylisticky sa vzhľad kostola v interiéroch v jeho raných rokoch veľmi líšil od súčasného vzhľadu. Stena na konci svätyne ležala plocho a bola osvetlená veľkým oknom tradičným spôsobom anglických gotických kostolov. Na tejto stene bolo zavesených šesť obrazov prevzatých zo starého kostola. Kvôli ekonomike bol hlavný oltár starého kostola presunutý do novej svätyne. Tento oltár dnes stojí na západnej stene bočnej kaplnky zasvätenej Svätej Marguerite d ' Youville. V lodi boli stĺpy namaľované tak, aby pôsobili realisticky žilkovaný mramor. Túto prácu vykonal taliansky umelec z New Yorku Angelo Pienovi. V rokoch 1870 až 1900 bola druhou fázou výzdoby kostola dielo Curé Victor Rousselot a Victor Bourgeau, najaktívnejší architekt Quebecu tej doby. Počas cestovania vo Francúzsku bol Rousselot hlboko ohromený štýlom a symbolikou Sainte-Chapelle v Paríži, ktorú navrhol ako zdroj inšpirácie pre Bourgeau. Zvolené modré a zlaté farby, pozlátené listy v klenbe a na stĺpoch pripomínajú najmä Sainte-Chapelle. Táto polychrómovaná dekorácia pozostáva výlučne z tvarovaného dreva.
