Dopiero 21 czerwca 1678 roku biskup Mikołaj Słupsku poświęcił kamień węgielny pod budowę nowego kościoła. Prace budowlane posuwały się bardzo powoli. W 1683 roku dopiero skończono budowę fundamentów i podziemia, w 1697 zbudowano ściany, a w 1691 nakryto dachem prezbiterium. Na Zielone Świątki w 1700 roku w jeszcze nieskończonej świątyni, prowincjał Jezuitów o. Jakub Hladowicki, odprawił pierwszą Mszę św. Dopiero 6 grudnia 1705 roku biskup chełmiński Teodor Potocki w obecności króla polskiego Augusta II i cara ruskiego Piotra I dokonał konsekracji Kościoła, nadając tytuł św. Franciszka Ksawerego. Wybudowana została świątynia na myśl króla Batorego, duża i wspaniała, której długość wynosi 60 m., szerokość 30 m., wysokość nawy głównie 21,5 m, kopuły 43 m., wierze wynoszą 65 m. wysokości, wewnątrz kościół umieszcza ponad 5 tysięcy osób stojących.  W kolejnych latach kościół nabierał kształtu zarówno zewnątrz, jak i wewnątrz. 

    Ołtarze

Kościół posiada 12 ołtarzy wykonanych z drewna w stylu barokowym i jeden ołtarz murowany. Najstarszym ołtarzem jest ołtarz św. Michała Archanioła. Jest to pierwotny ołtarz cudownego obrazu Matki Boskiej Kongregackiej z 1664r., przeniesiony ze starego kościoła św. Piotra i Pawła. Przerobiony i uzupełniony w r. 1725, pozostawał w kaplicy Matki Bożej Kongregackiej do czasu  wzniesienia nowego, murowanego ołtarza, w związku z czym został przeniesiony w r. 1773 do obecnej kaplicy.

W 1709 roku wybudowano 6 bocznych ołtarzy warsztatu Krzysztofa Peukera z Królewca. To są ołtarze: św. Stanisława Kostki, Trójcy Przenajświętszej, Matki Bożej Różańcowej, św. Kazimierza, św. Tadeusza, Chrystusa ubiczowanego. Kolejne 4 wybudowane były w 1715-1716 latach, to są: Matki Bożej Nieustającej Pomocy, św. Jozafata, Matki Bożej Szkaplerznej i św. Józefa.

Ołtarz Matki Bożej Kongregackiej wzniesiony został w r. 1773 przez grodzieńskiego jezuitę Tomasza Podhajskiego. W nim znajduje się Cudowny Obraz Matki Bożej Kongregackiej (Studenckiej), który jest wierną kopią Matki Bożej Śnieżnej z Rzymu. Obraz w 1664 roku został uroczyście wwieziony do Grodna i przekazany oo. Jezuitom. Już od dawnych czasów słynął łaskami. W 2005 roku został ukoronowany papieską koroną.

Główny ołtarz, który był zaprojektowany i którego budowę rozpoczęto 29 września 1736 roku został wykonany przez Johanesa Szmidta w lipcu 1737 roku. Jest on wielkim dziełem sztuki. Wysokość ołtarza wynosi 21 metr, składa się z trzech kondygnacji, zawiera w sobie 50 figur rzeźbionych w drewnie.

W 1725 roku w północnej wierzy był wstawiony zegar, którego mechanizm  pochodzi z początku XVI wieku.

W 1752 roku nieznany malarz wykonał 14 fresków nad arkadami nawy głównej i prezbiterium, które przestawiają sceny z życia św. Franciszka Ksawerego.

W 1773 roku nastąpiła kasata zakonu oo. Jezuitów. Kościół i kolegium przejęła Komisja Edukacji Narodowej. Od tego czasu w kościele odbywały się nabożeństwa dla uczniów szkoły wojewódzkiej. Po pożarze Fary Witoldowej w roku 1782 nabożeństwa parafialne zostały przeniesione do kościoła Jezuickiego, który od tego momentu został nazwany „Farnym”.

W czasie II wojny światowej budynek bardzo nie ucierpiał. W 1942 roku do owego kościoła zostały przeniesione organy z kościoła Garnizonowego. W 1960 roku po postanowieniu władzy miejskiej ostatni proboszcz ks. Kazimierz Szaniawski powinien był zostawić parafię. Kościół został oficjalnie zamknięty. Wierni natomiast gromadzili się w każdą niedzielę, odprawiając nabożeństwa bez kapłana i bez komunii św. W tych czasach podejmowano próby zamiany kościoła na muzeum Historii religii a także na salę filharmonii muzycznej. Dzięki heroicznym staraniom wiernych świątynia przetrwała te czasy i pozostała Domem Bożym. Dopiero w 1987 roku władze radzieckie po wielokrotnych próbach i prośbach parafian, zezwoliły na odprawienie w kościele 5 Mszy św. w ciągu roku.

W roku 1988 został, po długiej przerwie, mianowany pierwszy proboszcz ks. Tadeusz Kondrusiewicz, dzisiejszy Arcybiskup i Metropolita Mińsko-Mohylewski.

15 grudnia 1990 roku papież Jan Paweł II nadał kościołowi tytuł Bazyliki Mniejszej, a 13 kwietnia 1991 roku świątynia została Katedrą nowo erygowanej diecezji grodzieńskiej.

Kościół św. Franciszka Ksawerego, a dzisiejsza Bazylika Katedralna niewątpliwie należy do największych i najokazalszych świątyń baroku, jakie zbudowano w XVII w. na ziemiach Rzeczypospolitej.