Commencée en 1499, la construction a duré 120 ans, réutilisant les fondations et certains éléments de l'église romane primitive. Style gothique flamboyant tardif d'une grande unité, avec cinq nefs et pas de contreforts extérieurs. L'étroitesse de la nef centrale et l'absence de chapiteaux accentue l'impression de hauteur (18 m). Observer les exceptionnelles voûtes à vingt et une clefs en croisées d'ogive, avec de grands pendentifs richement décorés. Grande diversité des décors sculptés dans le haut des fenêtres gothiques. Style Renaissance pour l'escalier de la tribune et l'extérieur du grand portail ouest. Le portail sud néo-gothique (restauré en 2009) et la flèche ont été ajoutés au XIXe siècle. L'intérieur sobre et dépouillé a été restauré après le bombardement de 1944.
La Vierge Noire de Mézières est honorée depuis le Xe siècle. Le pèlerinage annuel a perduré jusqu'en 1962. Brûlée en 1643, la statue fut remplacée au XIXe siècle par l'actuelle statue en pierre. 1521 : siège de Mézières par l'armée de Charles Quint, empereur germanique. 1570 : mariage en l'église de Mézières, du roi de France Charles IX avec Elisabeth d'Autriche. Guerres de religions, Révolution Française, 1815, 1870, 1918, 1944 : l'église est de nombreuses fois ravagée et bombardée au cours des guerres. En 1946, elle est érigée au rang de Basilique par le Pape Pie XII.
Les Vitraux : Réalisés entre 1955 et 1979, les vitraux sont l'œuvre de René DÜRRBACH (1911- 1999), peintre et sculpteur, collaborateur et ami de Picasso. Vitraux montés dans l’atelier du Maître Verrier André Seurre, à Besançon - Posés par Jean Lanfranchi, vitrier à Mézières. Plus de 1000 m2 de vitrail répartis en soixante huit verrières, témoins de l'Art non-figuratif de la seconde moitié du XXe siècle. L'artiste utilise le symbolisme des couleurs, des nombres et des signes fondamentaux (croix, cœur, cercle, carré.) pour réaliser un parcours de méditation orienté, dédié à Marie, à la fois « Vierge Noire » et « Vierge d'Espérance ».
L'Orgue : Construit en1997 par la manufacture Koenig de Sarre-Union, c'est un orgue entièrement mécanique de quarante registres, réalisé dans le style classiques des orgues d'Europe du Nord.
Concerts d'orgues en juillet et août (orguebasilique.free.fr), des visites guidées tout au long de l’année, qu’elles soient autour des vitraux, de visite-découverte des orgues, d’un tour panoramique ou d’une visite pédestre de la cité du Moyen-âge à la Renaissance... En saison : balades des remparts / visites aux flambeaux.
La basilique accueille également le trésor sacré des Ardennes (03 24 32 44 75)