Pierwszy kościół w tym miejscu wzniósł Bolesław Chrobry ok. 1005. Bp wrocławski Klemens przekazał kościołowi relikwię Krzyża Świętego, od którego świątynia wzięła wezwanie. W 1232 kościół podniesiono do rangi kolegiaty. Pod koniec XIII w. wzniesiono nową wczesnogotycką bazylikę, którą po pożarze w 1415 odbudowano do końca XV w. w stylu gotyckim. Wzniesiono wtedy prezbiterium, halowy korpus główny i dolne partie wież oraz trzy kaplice: Trójcy Świętej (w której został pochowany ostatni książę opolski Jan II Dobry), św. Jadwigi i św. Anny. W 1702 z Piekar Śląskich przywieziono cudowny obraz Matki Bożej, czczony odtąd jako Obraz Matki Bożej Opolskiej, koronowany 21 czerwca 1983 przez papieża Jana Pawła II na Górze Świętej Anny. W 1899 nadbudowano wieże w stylu neogotyckim o wysokości 73 m. Bazylika mniejsza od 1934, prokatedra 1945-1972, katedra od 28 czerwca 1972.