En la colina de Bonaria se excavaron las tumbas de la necrópolis romana y de la primera comunidad cristiana de Cagliari. Al sur de la basílica se encuentra el santuario construido entre 1324 y 1325, la arquitectura gótico-catalana más antigua de Cerdeña.
A finales del siglo XVII, el padre Bernardo de Cariñena, mercenario del convento de Bonaria, se convirtió en arzobispo de Cagliari. Fue él quien quiso construir una nueva iglesia, que se añadiría al antiguo santuario del siglo XIV. Las obras comenzaron en 1704, pero no pasaron de las etapas preliminares.
Cuando Cerdeña pasó al ducado de Saboya, se confió un nuevo proyecto al ingeniero militar piamontés Antonio Felice De Vincenti. También ejecutó un valioso modelo de madera, que aún existe hoy en día, considerado el testimonio más antiguo y orgánico del barroco en Cerdeña. De Vincenti mezcla elementos piamonteses, en particular guarinianos, y españoles, aprendidos tanto en Sicilia como en Cerdeña. El proyecto incluía una estructura de tres naves, un crucero no pronunciado, cúpulas sobre el presbiterio y, en la intersección con el crucero, un pronaos de entrada. Aunque nunca se construyó, fue un ejemplo para la posterior arquitectura isleña.
En 1742, se construyó el pronaos. Entre 1764 y 1765, el marmoraro Squinardi de Cagliari creó las columnas gemelas y los capiteles que marcan el pasillo. La obra fue completada entonces por los carpinteros Denergy y Dejoannis. En 1778, otro ingeniero piamontés, Giuseppe Viana, realizó cambios significativos en el proyecto, que tampoco se llevaron a cabo.
Debido a la falta de fondos y a la oposición del gobierno de Saboya, las obras se suspendieron definitivamente en 1804; en 1866, la ciudad de Cagliari confiscó el convento y el área de la iglesia erigida y el resto pasó a ser propiedad estatal.
Solo con motivo de las obras que alteraron la estructura del santuario, entre 1869 y 1875, se reanudó el proyecto para completar la iglesia. En 1907, el Papa Pío X proclamó a la Virgen de Bonaria Patrona Máxima de Cerdeña; no cabe duda de que el acontecimiento tuvo que acelerar la reapertura de una obra en construcción ahora invadida por la vegetación y con estructuras peligrosas debido a su prolongada exposición a los elementos. Las obras se reanudaron en 1910 bajo la dirección del ingeniero Simonetti, quien decidió hacer las cubiertas de las naves y la cúpula en la intersección con el crucero en hormigón armado; este es uno de los primeros ejemplos en Cerdeña del uso del nuevo material, cuyo diseño y ejecución llevó a cabo la empresa Porcheddu de Turín. La iglesia fue consagrada, aunque no completamente terminada, en 1926, y Pío XI le dio el título de Basílica Menor.
De frías formas clasicistas, tiene una estructura de cruz latina. La fachada está dividida en dos órdenes: la inferior, con tres marcos enmarcados por pares de pilastras, conduce al pronaos de entrada, dividido en tres tramos; en el superior, se abre el pabellón de las bendiciones coronado por un tímpano con el escudo de los mercenarios.
El interior, con tres naves y un amplio crucero, tiene diez capillas, cuatro a cada lado en las naves y dos en el crucero, a los lados del presbiterio. La nave central tiene una bóveda de cañón salpicada por subarcos, y las naves laterales tienen bóvedas abovedadas coronadas por cúpulas octogonales. En la intersección con el crucero, hay una cúpula sobre un tambor octogonal, rematada con una linterna.
El bombardeo de 1943 provocó la caída de los estucos dorados de las bóvedas y la cúpula, de los marcos y del yeso pintado. A las primeras obras de restauración, realizadas por los ingenieros civiles inmediatamente después de la guerra, siguieron, a partir de 1958, las que dieron al edificio su aspecto actual, dirigidas por la arquitecta peruana Gina Baldracchini. La degradación de las estructuras de hormigón armado, provocada por la humedad y el aire salobre, exigió nuevas obras de restauración directa, entre 1983 y 1998, a cargo de los arquitectos Jolao Farci y Marco Atzeni.

Historia de los estudios
La iglesia es objeto de un breve resumen en el volumen de Salvatore Naitza sobre arquitectura purista y de finales del siglo XVII (1992).

Bibliografía
El santuario restaurado de Nuestra Señora de Bonaria, Cagliari, Società Poligra Sarda, 1960;
A. Cavallari Murat, «Giuseppe Viana, arquitecto de Saboya en Cerdeña», en Technical Review of the Engineering and Architects Company de Turín, n.s., 14, n. 12, de diciembre de 1960;
A. Cavallari Murat, «Investigaciones sobre la expansión de la arquitectura piamontesa del siglo XVIII en Cerdeña», en Boletín del Centro de Estudios de Historia de la Arquitectura, 17, 1961; P. Leo-G.
Melchionna, Santuario de Nuestra Señora de Bonaria, Cagliari, Sociedad Poligráfica de Cerdeña, 1970;
M. Pintus, «Santuario, basílica y convento de Nuestra Señora de Bonaria», barrios históricos de Cagliari. Villanova, Cinisello Balsamo, Silvana, 1991; S. Naitza, Arquitectura desde finales del siglo XVII hasta el clasicismo purista. Nuoro, Ilisso, 1992, lámina 15; A. Sanna, Primeras aplicaciones del hormigón armado en Cerdeña. Las obras de Cagliari del ingeniero G.A. Porcheddu, Cagliari, CUEC/DIARCH, 2003;
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