El más genuino y primitivo Santuario de la Vera Cruz, en la Edad Media, era una de las torres que se integraba simultáneamente en el castillo interior y en la fortaleza exterior, coincidente en la actualidad con la capilla mayor de la que forma parte el presbiterio de la actual Basílica de la Vera Cruz. La estancia interior de la Torre de la Vera Cruz se había convertido en una Capilla en la que estaba depositada la Cruz, desde su aparición en el siglo XIII. Se trataba de un espacio bastante reducido, de ahí la necesidad de adosarle una nave, a modo de templo, ya existente en 1480, que estaba separada de la referida torre por una reja. Durante el siglo XVI, el culto a la Vera Cruz había experimentado un importante impulso, con afluencia continuada de peregrinos.
La iglesia medieval se había convertido en un espacio insuficiente. En 1617 se inicia la construcción del actual templo, integrado en la antigua fortaleza medieval. El conjunto arquitectónico se ha erigido siempre como centro sagrado de atracción. Su situación geográfica sugiere y expresa visiblemente la idea principal de foco simbólico de llamada y final del camino. En medio de un valle y lindando con las tierras andaluzas y castellanas, la verticalidad de la construcción pétrea forma un expresivo conjunto que invita al encuentro espiritual y a celebrar el final de la peregrinación.
El proyecto del templo se encargó al arquitecto carmelita Fray Alberto de la Madre de Dios, quien le infundiría las características del estilo herreriano. El interior se caracteriza por una gran sobriedad; al ser concebida como iglesia de peregrinación, se le dotó de tribuna que lo circunvala. Por su parte, la portada, a modo de retablo en piedra, presenta una gran riqueza decorativa: el juego de volúmenes, luces y sombras dotan al imafronte de gran personalidad. Nos encontramos ante uno de los monumentos más genuinos del Barroco español.