Auf dem Hügel von Bonaria wurden die Gräber der römischen Nekropole und der ersten christlichen Gemeinde von Cagliari ausgegraben. Südlich der Basilika steht das 1324-25 erbaute Heiligtum, die älteste gotisch-katalanische Architektur Sardiniens.
Ende des 17. Jahrhunderts wurde Pater Bernardo de Cariñena, Söldner des Klosters von Bonaria, Erzbischof von Cagliari. Er war es, der den Bau einer neuen Kirche anstrebte, die an das alte Heiligtum aus dem 14. Jahrhundert angebaut werden sollte. Die Arbeiten begannen 1704, gingen aber nicht über die Vorarbeiten hinaus.
Als Sardinien an das Herzogtum Savoyen überging, wurde dem piemontesischen Militäringenieur Antonio Felice De Vincenti ein neues Projekt anvertraut. Er schuf auch ein wertvolles Holzmodell, das noch heute existiert und als das früheste und organischste Zeugnis des Barocks auf Sardinien gilt. De Vincenti verbindet piemontesische, insbesondere Guarinische, und spanische Elemente, die er sowohl auf Sizilien als auch auf Sardinien gelernt hat. Das Projekt umfasste ein dreischiffiges Bauwerk, ein unausgeprägtes Querschiff, Kuppeln über dem Presbyterium und an der Kreuzung mit dem Querschiff eine Eingangspronaos. Obwohl es nie gebaut wurde, war es ein Beispiel für die spätere Inselarchitektur.
1742 wurde der Pronaos gebaut. Zwischen 1764 und 1765 schuf der Marmoraro Squinardi aus Cagliari die Zwillingssäulen und Kapitelle, die das Seitenschiff kennzeichnen. Die Arbeiten wurden dann von den Schreinern Denergry und Dejoannis abgeschlossen. 1778 nahm ein anderer piemontesischer Ingenieur, Giuseppe Viana, bedeutende Änderungen an dem Projekt vor, die ebenfalls nie durchgeführt wurden.
Aufgrund fehlender Mittel und des Widerstands der savoyischen Regierung wurden die Arbeiten 1804 dauerhaft eingestellt. 1866 wurden das Kloster und das Gelände der errichteten Kirche von der Stadt Cagliari konfisziert und der Rest ging in den Staatsbesitz über.
Erst im Zuge der Arbeiten, die die Struktur des Heiligtums zwischen 1869 und 1875 zerstörten, wurde das Projekt zur Fertigstellung der Kirche wieder aufgenommen. 1907 ernannte Papst Pius X. die Jungfrau von Bonaria zur Schutzpatronin Maxima von Sardinien. Das Ereignis musste sicherlich die Wiedereröffnung einer Baustelle beschleunigen, die jetzt von Vegetation befallen ist und aufgrund der langen Witterungseinflüsse gefährliche Strukturen aufweist. 1910 wurden die Arbeiten unter der Leitung des Ingenieurs Simonetti wieder aufgenommen, der beschloss, die Deckungen der Schiffe und der Kuppel an der Kreuzung mit dem Querschiff aus Stahlbeton herzustellen. Dies ist eines der ersten Beispiele auf Sardinien für die Verwendung des neuen Materials, dessen Entwurf und Ausführung von der Firma Porcheddu in Turin ausgeführt wurden. Die Kirche wurde 1926 geweiht, wenn auch nicht vollständig fertiggestellt, und von Pius XI. erhielt sie den Titel einer Basilica Minor.
Sie hat kaltklassizistische Formen und eine lateinische Kreuzstruktur. Die Fassade ist in zwei Abschnitte unterteilt: Die untere, mit drei von Pilastern umrahmten Rahmen, führt in den Eingangspronaos, der in drei Joche unterteilt ist; in der oberen öffnet sich die Segensloge, die von einem Tympanon mit dem Wappen der Söldner überragt wird.
Das Innere, mit drei Schiffen und einem breiten Querschiff, hat zehn Kapellen, vier auf jeder Seite in den Seitenschiffen und zwei im Querschiff, an den Seiten des Presbyteriums. Das Mittelschiff hat ein Tonnengewölbe, das von Unterbögen unterbrochen wird, die Seitenschiffe haben gewölbte Gewölbe, die von achteckigen Kuppeln überragt werden. An der Kreuzung mit dem Querschiff befindet sich eine Kuppel auf einer achteckigen Trommel, die von einer Laterne abgeschlossen ist.
Bei den Bombenangriffen 1943 fielen die goldenen Stuckarbeiten der Gewölbe und der Kuppel, der Rahmen und des bemalten Putzes zu Fall. Den ersten Restaurierungsarbeiten, die unmittelbar nach dem Krieg von den Bauingenieuren durchgeführt wurden, folgten ab 1958 unter der Leitung der peruanischen Architektin Gina Baldracchini diejenigen, die dem Gebäude sein heutiges Aussehen verliehen. Die Verschlechterung der Stahlbetonkonstruktionen durch Feuchtigkeit und Brackluft erforderte zwischen 1983 und 1998 weitere direkte Restaurierungsarbeiten durch die Architekten Jolao Farci und Marco Atzeni.

Geschichte der Studien
Die Kirche ist Gegenstand einer kurzen Zusammenfassung in Salvatore Naitzas Band über puristische Architektur des späten 17. Jahrhunderts (1992).

Bibliographie
Das restaurierte Heiligtum Unserer Lieben Frau von Bonaria, Cagliari, Società Poligra Sarda, 1960;
A. Cavallari Murat, „Giuseppe Viana, savoyischer Architekt auf Sardinien“, in Technical Review of the Engineering and Architects Company in Turin, n.s., 14, Nr. 12, Dezember 1960;
A. Cavallari Murat, „Untersuchungen zur Ausbreitung der piemontesischen Architektur des 18. Jahrhunderts auf Sardinien „, im Bulletin des Studienzentrums für Architekturgeschichte, 17, 1961; P. Leo-G. Melchionna, Heiligtum Unserer Lieben Frau von Bonaria, Cagliari, Polygraphische Gesellschaft Sardiniens, 1970;
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I. Farci, „ligurische und lombardische Marmormeister, die von der Mitte des 18. Jahrhunderts bis in die ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts auf Sardinien tätig waren“, in Quaderni oristanesi, 51-52, 2004.