Na radu opáta z Cluny Mayeula založil gróf Lambert de Chalon v roku 973 krátko pred svojou smrťou kláštor v Paray-le-Monial. Jeho syn Hugo I. tento kláštor zdedil a dal ho pod vládu opáta z Cluny Odila. 9.decembra 1004 bol posvätený nový kostol opátstva na počesť svätého Gervaisa a svätého Grata. Z tejto stavby zostala veranda, západná veža a kaplnka sv. Michala.

Koncom 11. storočia došlo k novým výstavbám. V tom čase bol opátom v Cluny Hugo zo Semury, kanonizovaný v roku 1120 pápežom Kalixtom II. V roku 1092 začal prestavbu kostola, ktorá bola dokončená po jeho smrti. Hugo zo Semury je úzko spätý s kláštorom Paray, pretože bol potomkom grófa Lamberta a krstným synom Huga I. Opát Hugo takmer 60 rokov viedol clunský rád, od roku 1049 až do svojej smrti v roku 1109. Počas rozkvetu rádu bolo vystavané Cluny III,  čo bol v tom čase najväčší kostol v kresťanskom svete pred postavením kostola sv. Petra v Ríme v r. 16. storočí. Kostol v Paray sa často označuje ako menšia kópia veľkého materského opátstva v Cluny. Kostol prešiel v 15. storočí úpravou, prestavbou južnej apsidy na rodinnú a pohrebnú kaplnku. Táto stavba preberá okázalý gotický štýl. V 18. storočí bol prestavaný kláštor na cely a kláštorné budovy. Počas francúzskej revolúcie bol rád v Cluny rozpustený a mníšsky kostol sa stal farským kostolom. V roku 1875  bol kostol v Paray pri príležitosti 200. výročia zjavení  pápežom Piom IX. povýšený na baziliku a zasvätený Najsvätejšiemu Srdcu.

Trojloďová bazilika, postavená pôvodne v románskom štýle, má  mohutnú priečnu loď, s hlavnou vežou nad krížením lode, veniec kaplniek okolo chóru, pomerne krátku pozdĺžnu loď a dve veže a predsieň na západnej strane. Je 36 metrov dlhá a 22 metrov vysoká. Hlavná veža v krížení lode má výšku 56 metrov.  

Charakteristické pre baziliku sú masívne múry a jednoduchá klenba, ale zároveň sa pýši bohato zdobenými hlavicami stĺpov, a to predovšetkým s rastlinnými motívmi, aj keď  sa dá vidieť aj niekoľko zvierat a osôb. V klenbe chóru je neobyčajná freska sediaceho Krista.

V rokoch 2002 až 2005 bola bazilika obnovená. Na konci tejto rekonštrukcie bolo nainštalovaných niekoľko súčasných prvkov. Môžeme si všimnúť prítomnosť lustrov od Jean-Charles Detallante.