Nella seconda metà del Trecento il patrizio senese Stricoccio Marescotti, dedito alla penitenza e all’assistenza degli infermi, fece della sua piccola dimora di campagna sul colle della Capriola un oratorio dedicato a Sant’Onofrio eremita, per poi donarlo allo Spedale Santa Maria della Scala. Agli inizi del Quattrocento, dopo essersi adoperato perché lo Spedale cedesse l’oratorio agli Osservanti, Bernardino dette avvio alla fondazione del convento, la cui chiesa fu dedicata inizialmente alla Vergine Assunta e, dopo la sua canonizzazione, a Bernardino stesso (1451). Qui egli risedette fino al 1414 e fece ritorno più volte nel corso della sua vita.
Nel corso del Quattrocento, soprattutto grazie all’opera di evangelizzazione di Bernardino e alla fama che egli andava riscuotendo in Italia, la comunità osservantina senese acquistò progressivamente prestigio in città e importanza in seno all’Ordine.
Nel 1474 Pier Paolo d’Ugolino Ugurgieri promosse i lavori alla chiesa, sotto la direzione dei frati architectori e la collaborazione di due insigni architetti:
Francesco di Giorgio Martini (che poi trascorrerà alla Capriola gli ultimi anni della sua vita e qui verrà sepolto, nella cripta) e
Giacomo Cozzarelli, a cui si devono le aggiunte cinquecentesche. Vent’anni più tardi, infatti, il “principe di Siena” Pandolfo Petrucci incaricò proprio il Cozzarelli della realizzazione della sagrestia con la sottostante cripta e dell’ampliamento del convento.
Il complesso venne dunque riorganizzato attorno ai chiostri (il chiostro Petrucci, quello cinquecentesco e i due più antichi bernardiniani) secondo la nuova distribuzione dello spazio sviluppata dalla concezione architettonica rinascimentale.
Con la guerra di Siena e l’assedio della città, a metà del Cinquecento il convento subì pesanti danni e i restauri successivi furono purtroppo assai modesti per mancanza di fondi.
Tra Sei e Settecento, sia il convento che la chiesa furono oggetto di un’ampia opera di trasformazione, promossa da Padre Celsio Maria Billò. I lavori dettero nuovo assetto decorativo alla Basilica, anche con interventi sulle opere d’arte preesistenti e l’inserimento di nuove, come il gruppo del Mazzuoli collocato nel 1764 sull’altare maggiore.
Già messa a dura prova dal terremoto, la chiesa venne poi privata di opere prestigiose a causa delle soppressioni dovute alle leggi napoleoniche del 1810 e di quelle del 1866, in seguito alle normative applicate dopo l’Unità d’Italia.
I bombardamenti aerei del 1944 compromisero gravemente la Basilica, che tuttavia fu ricostruiti nel rispetto del modello iniziale, utilizzando dove possibile le pietre originarie. La Basilica dell’Osservanza venne finalmente riconsacrata nel 1949.