La Chiesa del Sacro Cuore al Romito sorge sul luogo in cui un tempo si trovava una cappella utilizzata come obitorio dal Comune. Questo luogo si trova oltre il fiume Mugnone, in un'area che aveva visto una rapida espansione. Qui, un tempo, si ergevano le abitazioni dell'antico borgo del Romito, il cui nome derivava da un piccolo oratorio dedicato a Santa Lucia. Questo oratorio era stato costruito da un eremita sotto una delle arcate dell'antico acquedotto romano, alcune delle quali rimasero visibili fino al XIX secolo.
La chiesa attuale è di costruzione relativamente recente e fu progettata dall'ingegnere Gzio Zalaffi nel 1925. Ottenne lo status di parrocchia nel 1929. Durante la seconda guerra mondiale, la chiesa subì dei danni, ma nel 1947 fu restaurata ed ampliata grazie all'opera dell'ingegnere Galliano Boldrini. Il portico antistante la chiesa risale al 1951 e la chiesa stessa fu consacrata nel 1954.
Il santuario è detto anche della Madonna del Sasso in riferimento a una serie di apparizioni miracolose della Vergine avvenute nel 1484.
Una delle più belle pievi romaniche, documentata prima del Mille, dalla facciata particolare e snella.
Insieme ad altri illustri personaggi vi sono sepolti S. Botticelli e Simonetta Vespucci.
All'inizio la basilica era un monastero benedettino, poi aderì alla congregazione Cluniacense e nel 1373 a quella Olivetana.