Na początku w Gietrzwałdzie stała mała drewniana kaplica.
Warmińska Kapituła Katedralna wydała akt lokacyjny Gietrzwałdu 19 maja 1352 roku. Prawdopodobnie w tym samym czasie powstała parafia, a na początku wierni gromadzili się na modlitwie w drewnianej kaplicy ustawionej na wzgórzu.
W czasie wojny polsko-krzyżackiej 1410-1414 wieś i kaplica zostały zniszczone. W XV wieku postawiono jednonawowy kościół gotycki na podmurówce z kamienia. Świątynia otrzymała wezwanie Narodzenia Najświętszej Mary Panny, a kościół poświęcił 31 marca 1500 r. biskup Jan Wilde, sufragan warmiński.
Kościół był wiele razy przebudowywany - pod koniec XVI w. świątynia przeszła generalny remont i i została dostosowana do stylu renesansowego. W okresie baroku świątynię wyposażono w nowe ołtarze, a w 1790 r. bp Ignacy Krasicki nadał świątyni dwa nowe tytuły: św. Jana Ewangelisty i Świętych Apostołów Piotra i Pawła. W 2 połowie XIX w. wzmocnione zostały fundamenty i ściany.
Po objawieniach Matki Bożej w 1877 r. świątynia przybrała obecny kształt. W latach 1878-1884 powiększono kościół tak, by nie naruszając części gotyckiej, związać ją z nową, neogotycką i stworzyć harmonijną całość. Dobudowano nawę poprzeczną z emporami oraz prezbiterium z kryptą, nadając kościołowi kształt krzyża rzymskiego. Rozebrano górną, drewnianą część wieży i wzniesiono murowaną z cegły ze zwieńczeniem neogotyckim. Dach kościoła pokryto dachówką, a wieżę blachą.
Przed uroczystościami 100. rocznicy objawień Matki Bożej (1977 r.) dokonano renowacji architektury i wnętrza kościoła, założono nową posadzkę marmurową i odnowiono polichromię.
Na mocy bulli papieża Pawła VI z dnia 2 lutego 1970 r. kościół w Gietrzwałdzie otrzymał tytuł bazyliki mniejszej.