Базилика св. Евсторгия была построена девятым епископом Милана свят. Евторгием Медиоланским (годы его правления — ок. 343 – 349 для достойного размещения привезенных им из Константинополя мощей волхвов.

Фасад базилики св. Евсторгия. Наиболее поздняя часть строения, реконструкция XIX века в неороманском стиле.
По преданию, повозка с мощами остановилась у городской стены Милана, недалеко от Тичинских ворот, возле древнего христианского кладбища, упала и раскололась. Св. Евсторгий воспринял это как знак свыше, что именно в этом месте должна находиться святые мощи, а не в новом кафедральном соборе, как планировалось сначала. Он начал строительство храма, получившего первоначально название «Базилика Трех волхвов (Basilica Trium magorum)». Впоследствии базилика была переименована в честь св. Евсторгия, который хотел быть похороненным возле волхвов.
Место, на котором строился храм, издавна почиталась миланскими христианами. По преданию, именно здесь остановился апостол Варнава по прибытии в Милан и совершил первую литургию и крещения миланцев (в подвале дома №8 на piazza San Eustorgio сохранилась древняя купель, которую идентифицируют с «той самой» купелью апостола). С тех пор по древнему правилу все новопоставленные епископы и архиепископы города свое первое богослужение совершают не в Дуомо, а в базилике св. Евсторгия.
В XII в. Фридрих Барбаросса разрушил базилику св. Евсторгия, а мощи волхвов велел переправить в Кельн, где они и сейчас находятся. Остался лишь саркофаг. В 1903 г. части мощей были возвращены и хранятся ныне в серебряном ларце в «приделе волхвов».

Придел волхвов. Справа древнеримский саркофаг, слева в нише под окном — ларец с частью возвращенных из Кельна мощей волхвов.
В память об украденных святынях колокольня базилики вместо навершего креста увенчана восьмиконечной звездой. На ней установлены первые в Италии башенные часы.
В XI в. базилика была полностью перестроена в романском стиле. В XIII в. она была передана ордену доминиканцев. От романской церкви XI—XII веков в оригинальном виде сохранилась только апсида. Фрагменты фундамента раннехристианской церкви IV века были раскопаны в крипте.
В XIV—XV веках с правой стороны от главного нефа к церкви были пристроены многочисленные капеллы знатных итальянских семейств, некоторые из которых признаны шедеврами ренесcансного искусства.
Самая великолепная из них — Часовня Портинари сер. 15 века, построенная неизвестным автором в стиле Старой ризницы флорентийской базилики Сан-Лоренцо Брунеллески, один из лучших образцов Ломбардского Возрождения.
Здесь хранится роскошный мраморный ковчег св. мч. Петра Вронского с его мощами 14 века. Стены часовни украшает живопись Винченцо Фоппы, который считается отцом Возрождения в ломбардской живописи.