Obecny kształt bazyliki katedralnej pod wezwaniem Wniebowzięcia NMP jest wynikiem ciekawych dziejów historii tego obiektu, która dzięki swoim zawiłościom i wydawałoby się niesprzyjającym warunkom przyczyniła się do powstania dość nietypowego rozwiązania.

 W 1788 roku parafia białostocka liczyła 4058 osób. Z czasem jednak liczba katolickiej  społeczności Białegostoku wzrosła i w 1839 roku liczyła 8444 wiernych (wliczając również okoliczne wsie). Istniejący kościół okazał się więc za mały i konieczna była jego rozbudowa . Wówczas jednak nie uzyskano na to zgody od Generała- Gubernatora Wileńskiego.  Później gdy starano się zorganizować nową parafię wydarzenia związane z Powstaniem styczniowym definitywnie przekreśliły te plany. Dopiero staraniem proboszcza Wilhelma Szwarca po 1890roku  budowa nowego kościoła stała się realna. Początkowo całkiem poważnie rozważano usytuowanie kościoła na wzgórzu św. Rocha i aby zyskać przychylność władz carskich nadanie jemu wezwanie św. Mikołaja tak jak panujący wówczas car.  Niestety komisja budowlana zauważyła trudności z realizacją tak dużego obiektu w tym miejscu i ostatecznie gubernator nie wyraził zgody na jego realizację. Ostatecznie po wielu zabiegach i staraniach udało się zrealizować przedsięwzięcie spełniając warunek pozwalający jedynie na rozbudowę istniejącego kościoła.

Rozbudowa trwająca od 1900 do 1907roku była dość nietypowa. Do małego kościółka dobudowano wielką świątynię, ale w ten sposób spełniono warunek. . Katedra w stylu neogotyku wiślano-bałtyckiego, będąca repliką kościoła św. Floriana na Pradze w Warszawie, świadomie przywoływała motywy dawnej średniowiecznej architektury polskiej.

Autorem projektu był znany i doświadczony architekt Józef Pius Dziekoński, który bardzo  zaangażował się w budowę nowej świątyni. Architekt znany z upodobania do modnego wówczas neogotyku wyszedł poza ramy schematu tego typu realizacji tworząc niepowtarzalny zespół sakralny. Dzięki połączeniu obu kościołów powstała budowla, która obecnie wydaje się ciekawym rozwiązaniem architektonicznym. Sam architekt nie ograniczył się tylko do projektu kościoła ale uczestniczył też w realizowaniu wnętrz nowej świątyni. Jego dziełem był ołtarz Matki Boskiej Częstochowskiej oraz ambona.

Kolejne ołtarze i wyposażenie wnętrz powstały z czasem dzięki ofiarom wiernych, których hojność była niezwykła. 

Unikalne archiwalne zdjęcia kościoła oraz innych obiektów Białegostoku prezentujemy na stronie Archiwalne Podlasie 

Sanktuarium Matki Bożej Pocieszenia Ostrobramskiej.

Kult Matki Bożej Miłosierdzia rozpoczął się prawdopodobnie na Ziemi Białostockiej dopiero w XIX wieku. W Wilnie kult Matki Boskiej Ostrobramskiej w tym okresie był tłumiony. Dopiero w roku 1905, kiedy to ukaz tolerancyjny pozwolił na swobodniejsze wyznawanie wiary, wzmogły się praktyki pobożnościowe ku czci Matki Najświętszej. Wówczas także wyruszyły pielgrzymki z Białegostoku. Odzyskanie niepodległości przez Polskę i koronacja Obrazu Matki Bożej Ostrobramskiej w 1927 r. przyczyniły się do jeszcze większego upowszechnienia czci do Matki Miłosierdzia.

Do Białegostoku kult Matki Bożej Miłosierdzia przeniósł Arcybiskup Metropolita Wileński Romuald Jałbrzykowski. W 1945 roku zapoczątkował on nowennę opieki Matki Boskiej Ostrobramskiej. Kolejni biskupi podtrzymali tą tradycję. Bp Henryk Gulbinowicz zorganizował w 1971 roku uroczystości 300-lecia kultu Matki Boskiej Ostrobramskiej, natomiast Bp Edward Kisiel z okazji 50-lecia koronacji Obrazu w Wilnie przygotował specjalną kaplicę w obecnej Bazylice, w której umieszczono wierną kopię Obrazu namalowaną w 1927 roku przez wileńską malarkę Łucję Bałzukiewicz. Poświęcenia Obrazu i kaplicy dokonał dnia 27 listopada 1977 roku kard. Karol Wojtyła, późniejszy Papież Jan Paweł II. Od tego czasu datuje się szczególny kult Matki Miłosierdzia w kościele Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny. Kościół ten przez długie lata pełnił rolę prokatedry dla tej części archidiecezji wileńskiej, która pozostawała w granicach Polski. Natomiast od roku 1992 jest już katedrą archidiecezji białostockiej, która w 1985 roku została podniesiona przez Ojca Świętego Jana Pawła II do godności bazyliki mniejszej.
Arcybiskup metropolita białostocki Edward Kisiel obrał Ostrobramską Matkę Miłosierdzia za patronkę arcybiskupstwa. On też wystąpił do Stolicy Apostolskiej z prośbą o koronację Wizerunku czczonego w katedrze. Następca arcybiskupa Edwarda, arcybiskup Stanisław Szymecki dokończył dzieło poprzednika. Po poświęceniu przez Jana Pawła II diademu dnia 12 marca 1996 roku, nastąpiła w Białymstoku na stopniach przed bazyliką uroczysta koronacja Wizerunku Matki. Stało się to w obecności 30 biskupów i ok. 100 tysięcy wiernych Miłosierdzia.