Im Jahr der zweiten großen Türkenbelagerung Wiens 1683 begann Fürstbischof Kaspar von Stadion mit dem Bau der großen Wallfahrtskirche. Bischof Albert Priamis hatte an dieser Stelle eine kleine Kapelle nach dem Vorbild des "Hauses von Loreto" errichtet. Bald konnte die Kapelle die Pilgerströme nicht mehr fassen und so entschloss man sich, einen großen Barockbau aufzuführen. Der Hintergedanke dabei war es wohl, für den St. Andräer Bischof eine Kirche zu bauen, die einer bischöflichen Liturgie würdig war. 

Maria Loreto ist neben Maria Luggau die bedeutendste Marienwallfahrtskirche Kärntens. Unter Kaiser Josef II. kam die Wallfahrt zum Erliegen und wurde nach 1859 durch die Jesuiten neuerlich belebt. Bis zu 80.000 Kommunionen wurden bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts dort jährlich gezählt. Zwischenzeitlich kam das Wallfahrtswesen etwas ins Stocken und erst in jüngster Zeit kommen wieder vermehrt Wallfahrer, um bei der "schwarzen Madonna" in Loreto in ihren Anliegen zu beten.

Am 21. Juli 2014 wurde die Kirche durch Papst Franziskus zur Basilika erhoben.