La storia della costruzione è oggetto di numerosi dibattiti. La testimonianza più antica dell’esistenza della basilica romanica di San Babila si trova nell’Historia Mediolanensis di Landolfo Iuniore (1140 circa). Oggi però si ritiene probabile che sia sorta sul finire dell’XI secolo sulle basi di un più antico luogo di culto fondato, nel V secolo, dall’arcivescovo Lorenzo col titolo di “ad Concilia Sanctorum”.

Il primo grande intervento è della fine del ‘500 con il prolungamento di una campata e il completamento della monumentale facciata barocca, opera di Aurelio Trezzi. La struttura è poi rifatta a partire dal 1853, con l’obiettivo di ripristinare l’originario aspetto medioevale.

Paolo Cesa Bianchi disegna l’attuale fronte neoromanica, completata nel 1906. I tre portali della facciata presentano lunette con mosaici, in quella del portale centrale è raffigurato su sfondo dorato “Cristo benedicente con il libro dei Vangeli”.

Il campanile, costruito nel 1820, è alzato e trasformato in forme neoromaniche nel 1926.

L’interno è a tre navate, quella centrale coperta con volta a botte, divise da pilastri a fascio. È ancora presente qualche elemento medioevale come i capitelli, originali dell’XI secolo, che mostrano animali fantastici.

Nella seconda campata della navata destra, si trova un dipinto ottocentesco dedicato a santa Maria delle Grazie di autore ignoto. Nella terza campata c’è la cappella dedicata a San Francesco con la pala d’altare di Giuseppe Bertini che ritrae San Francesco in estasi.

La decorazione delle absidi è di Luigi Cavenaghi, allievo del Bertini. In quella centrale è rappresentato San Babila, dedicatario della chiesa, con i tre fanciulli martiri, suoi discepoli.

L’altare maggiore è realizzato nel corso dei restauri ottocenteschi su progetto dell’architetto Gaetano Moretti.