Sanktuarium mieści się najpierw w obiekcie klasztornym Zgromadzenia Sióstr Matki Bożej Miłosierdzia, który powstał w 1891 roku jako fundacja księcia A. Lubomirskiego dla dziewcząt i kobiet potrzebujących głębokiej odnowy moralnej.
W okresie międzywojennym w tym klasztorze żyła i zmarła s. M. Faustyna Kowalska (1905-1938), przez którą Chrystus Pan przekazał Kościołowi i światu orędzie o Bożym miłosierdziu. Przybliża ono tajemnicę miłosierdzia Bożego, wzywa do zaufania Panu Bogu i postawy miłosierdzia wobec bliźnich, a także do głoszenia i wypraszania miłosierdzia Bożego dla świata m.in. przez praktykę nowych form kultu (obraz Jezusa Miłosiernego, święto Miłosierdzia, koronka do Miłosierdzia Bożego i godzina Miłosierdzia).

W 1943 roku krakowski spowiednik Siostry Faustyny o. J. Andrasz SI poświęcił pierwszy obraz Jezusa Miłosiernego pędzla A. Hyły, ofiarowany jako wotum za ocalenie rodziny z wypadków wojennych, i zainicjował uroczyste nabożeństwa ku czci Miłosierdzia Bożego. Obraz szybko zasłynął łaskami, dlatego z roku na rok zwiększała się liczba pielgrzymów, którzy nawiedzali także grób zmarłej w opinii świętości Siostry Faustyny.

Bardzo dynamiczny rozwój kultu Miłosierdzia Bożego nastąpił po beatyfikacji Siostry Faustyny (18 kwietnia 1993) i jej kanonizacji (30 kwietnia 2000), a także dzięki pielgrzymkom Ojca Świętego Jana Pawła II do Łagiewnik (1997 i 2002). Spowodował on rozbudowę sanktuarium, m.in. wzniesienie nowego kościoła - bazyliki, którą 17 sierpnia 2002 roku konsekrował Piotr naszych czasów. W tym też miejscu Papież zawierzył cały świat Miłosierdziu Bożemu.