Pierwszy drewniany kościół świętego Mikołaja wzniesiono w 1513 roku na planie krzyża z wieżą. Świątynia, rozbudowana w XVII wieku o dwie kaplice, podcienia i wieżę, spłonęła w pożarze miasta w 1769 roku. Uratowano figurę Matki Bożej Bolesnej i drewnianą, gotycką chrzcielnicę XVI wieku. W latach 1776–1791 zbudowano nowy drewniany kościół, jednonawowy z wieżą, rozebrany w 1909 roku. Obecną świątynię wybudowano w latach 1910–1918 jako wotum upamiętniające stulecie Konstytucji Trzeciego Maja. To secesyjna, murowana, trójnawowa bazylika o zewnętrznych ścianach wyłożonych kamieniem, zaprojektowana z wykorzystaniem motywów góralskiego, drewnianego budownictwa. Wysoką wieżę wieńczy neobarokowy hełm. U szczytu fasady znajduje się rzeźba Ukrzyżowania, poniżej polski orzeł i daty 1791–1891. Wnętrze zdobią dekoracje figuralne, polichromie, witraże, rzeźby i mozaiki. Ołtarz główny z 1920 roku, projektu Zdzisława Mączeńskiego, w 1965 roku przebudowano według projektu Zbigniewa Wzorka. W jego centralnej części znajduje się gotycka rzeźba Matki Boskiej Bolesnej. Pieta wykonana z drewna lipowego o wysokości około 90 centymetrów, powstała w latach 1300–1375 i pochodzi ze śląskiej szkoły rzeźbiarskiej. W 1753 roku przeniesiono ją z kaplicy w Mordarce do ówczesnego kościoła. Jej koronacji dwukrotnie dokonywał Karol Wojtyła – jako metropolita krakowski w 1966 roku i jako papież w 1983 roku po kradzieży poprzedniej korony. Obecnie w sanktuarium trwają prace przy budowie nowych organów.

Wokół kościoła rozciąga się rozległy plac kościelny otoczony krużgankami. Kalwarię Limanowską zdobi kolekcja figurek Matki Boskiej, przywiezionych z różnych stron świata. Są tu stacje Drogi Krzyżowej, Grota Matki Bożej z Lourdes, ołtarz polowy z 1982 roku, pomnik Jana Pawła II i carillon, zespół dzwonów wygrywających religijne melodie.