La Basilica sorge su un'area cimiteriale del III-IV secolo d.C. ed è dedicata a Eustorgio I, primo vescovo di Milano. La Basilica originale aveva impianto longitudinale, forse coperto da volta a botte, ma gli interventi del XIII secolo portarono a radicali trasformazioni dello spazio preesistente: la chiesa si sviluppò con un alzato “a sala” e si arricchì del pulpito, dell'abside, di un braccio di transetto con due cappelle e dell'intera copertura con volte a crociera. Dal 1234 fu una delle sedi dell'Inquisizione della Lombardia. Sotto la famiglia Visconti si attestano numerose commissioni: cappelle, una nuova biblioteca, l'altare maggiore, il refettorio e il chiostro grande. Nel corso dei secoli, molte famiglie commissionano monumenti funebri e opere d'arte per la Basilica: i Portinari commissionano la cappella per la reliquia di San Pietro Martire; nel Quattrocento è la volta della cappella Brivio, col polittico della "Madonna con il Bambino con San Giacomo e Sant'Enrico" del Bergognone e del Sepolcro di Giacomo Stefano Brivio. Dopo gli anni dell'Inquisizione, il complesso assume nuova importanza grazie a Carlo Borromeo. Tra il XVI e il XVIII secolo confluiranno nella Basilica le opere di importanti artisti lombardi (Campi, Urbino, Pellegrini, Daniele Crespi, Fiamminghino, Francesco Croce, Antonio Lucini e Giovanni Battista Marone). Nell'Ottocento, importanti restauri interessarono la facciata, l'ingresso e le cappelle. Dopo l'acquisizione del Comune di Milano, il complesso ospita il Museo Diocesano.