A budai Várhegy középső részén, a Polgárváros központjában álló Nagyboldogasszony- (közismert nevén Mátyás-) templom hosszú évszázadok történelmét őrzi. A IV. Béla által a 13. század második felében emelt háromhajós bazilikát Nagy Lajos és Zsigmond uralkodása alatt építették át érett gótikus csarnoktemplommá. A török időkben Eszki dzsámi („Öreg Mecset”) néven a Vár főtemplomaként működött, így megmenekült a pusztulástól. Buda visszafoglalása után a ferencesek, majd a jezsuiták északról terjedelmes kollégiumot, délről szemináriumot építettek az épület mellé, valamint átalakították a korábban szabadon álló templomot is, amelynek számos még megmaradt középkori részlet esett áldozatul. Az 1723-as nagy budai tűzvész is komoly károkat okozott, a jezsuita rend feloszlatása (1773) után pedig Buda város tanácsa kegyurasága alá került az épület, amely kívülről ekkor egy egyszerű barokk templom képét mutatta – egészen a 19. század második feléig, amikor a romló állapotú épületet Ferenc József 1873-ban kelt határozata alapján reprezentatív Koronázó Főtemplommá építették át, amelynek sziluettje meghatározó lett a Várhegy látványában.

Schulek Frigyes (1841-1919) a kor purista felfogásának szellemében eltávolította a barokk kori toldalékokat, viszont alapos felméréseket végzett a megmaradt középkori épületrészek megőrzése (vagy újraépítése) céljából, ahol pedig nem talált történeti támpontot, ott analógiák és saját elképzelései szerint neogótikus modorban szabadon kiegészítette a templomot. Például a főszentélyt meghagyta eredeti formájában, az oldalkápolnákat viszont az egyszerűbb, korai gótikus periódus szellemében építette újjá. A belső tér falképei és díszítőfestése Schulek koncepciója alapján készült el a kor mesterei, Székely Bertalan és Lotz Károly vezetésével. A vizsgálatok szerint a Mátyás-torony alsó két szintjén, a déli és a nyugati fal alsó tartományában, valamint a hajó három északi pillérében a kőanyag bizonyíthatóan középkori, a külső burkolatok, homlokzati felületek kiképzése viszont mindenhol az 1873-1896 között végzett nagyszabású átépítés időszakából származnak. Jelentős korszerűsítési lépés volt az 1916-ban, IV. Károly és Zita koronázása alkalmából dr. Lechner Jenő (1878-1962) tervei alapján elkészült új elektromos világítási rendszer, amely a korábbi gázlámpákat váltotta fel.

A II. világháború - a Várnegyed és a Palota állapotához viszonyítva - „viszonylag” megkímélte az épületet: a fedélszékben és a díszítőfestésben keletkeztek komolyabb károk, a toronysisak és a lépcsőtorony több átlövést kapott, valamint a légnyomás szinte teljesen elpusztította a héjazatot. A háborús károk kijavítására koncentráló külső helyreállítás 1955-1965 között készült el Borsos László és Thurszky Béla (KÖZTI) tervei alapján, a belső tér pedig 1966-1970 között újult meg (építésvezető: Zádor Mihály, szerkezettervező: dr. Pattantyús-Ábrahám Ádám)

2001-ben életveszélyessé nyilvánították a Mátyás-tornyot, ezt követően szükségessé vált a bejáratoknál védőtetők, az épület körül pedig védőkerítés létesítése. A templom és a benne található műtárgyak számára komoly terhelést jelentett az óriási turistaforgalom (naponta akár 7-10 ezer látogató is megfordult itt, éves számuk pedig 600-800 ezer között mozgott), valamint a templom szellőzése nem tudta kielégíteni a tömegeket vonzó zenei rendezvények igényeit, nyári napokon gyakran túlmelegedett az épület. Hiányoztak a fellépők számára szükséges kiszolgáló- és tároló helyiségek.

2004 szeptemberétől a Várplébánia, a kulturális tárca és az Állami Műemlék-helyreállítási és Restaurálási Központ (ÁMRK) szakemberei Deák Zoltán vezetésével visszafogottabb programtervet készítettek a műemlék megmentésére 1999-2001, illetve 2004-2005 között (statika, faanyagvédelem, hidrogeológia, kőzettan, nedvességmérés, épületfizika, régészet, restaurátori munkák). Érdekesség, hogy a hazai műemléki rekonstrukciók előkészítése során itt alkalmaztak először elektromágneses hullámok terjedésén és visszaverődésén alapuló, roncsolásmentes falszerkezet-vizsgálatot, amely elképesztő pontossággal mutatta meg a falak rétegződését és a különféle anyagminőségeket (például a belső üregeket és a kőelemeket rögzítő acéltüskéket). A padlószerkezet felépítését, a törmelékes feltöltés és az édesvízi mészkő sziklafelszín helyzetét, valamint a korábbi légcsatornák és közművek vonalvezetését talajradarral határozták meg Kandra Lajos vezetésével.