Kostel stojí na pahorku, kde se před rokem 1245 nacházelo hradiště s kaplí, patřící Svatoboru z rodu Drslaviců. Kapli později nahradil gotický kostel, jehož kapacita však v první polovině 18. století přestávala dostačovat.
Výstavba současného barokního chrámu probíhala v letech 1750 – 1775 podle návrhu Kiliána Ignáce Dientzenhofera, který stavbu až do své smrti roku 1751 vedl. Na pozici stavbyvedoucího se poté vystřídali František Ignác Prée, Anselmo Luragho a Antonín Haffenecker. Věžní báně podle původních barokních plánů K. I. Dienzenhofera byly dostavěny teprve v roce 1995. V 90. letech 20. století prošel chrám rozsáhlou rekonstrukcí.
V interiéru chrámu je umístěn především obraz Bolestné matky Přeštické, který je kopií obrazu z kostela sv. Michala na Starém Městě pražském. Obraz byl po dlouhém zkoumání arcibiskupskou konzistoří v Praze prohlášen 27. dubna 1711 za milostný a zázračný. Přeštice se tak staly poutním místem, které ročně navštívilo až sto tisíc poutníků.
Barokní kostel Nanebevzetí Panny Marie byl v roce 2008 nařízením vlády ČR prohlášen za národní kulturní památku.
Rekonstrukce 2022 – 2023
Plzeňské biskupství dokončilo na podzim 2023 dvouletou opravu interiérů i exteriérů největšího barokního chrámu mimo Prahu. Mramorové části sedmi oltářů, které jsou ojedinělé svou velikostí (nejvyšší měří 20 metrů), prošly proměnou. Restaurátoři vytvořili na západní straně novou balustrádu z pískovce, jež nahradila původní betonovou. Ornamenty se vyřezaly přímo v lomu, dohromady váží 36 tun.
Přeštice plánují kostel více využívat, například na koncerty vážné hudby.