La Real Basílica de Nuestra Señora de Atocha es una de las cinco basílicas existentes en Madrid, y que fue la primera en recibir ese título cuando en noviembre de 1863 el papa Pío IX elevó el entonces santuario a la categoría de basílica.
El interior de esta Real Basílica alberga la imagen llena de siglos de historia y devoción: Nuestra Señora de Atocha. Cuenta la leyenda que la imagen fue trasladada a España por discípulos de San Pedro desde Antioquía aunque la primera referencia escrita más importante es la referencia a dos milagros de esta Virgen en las Cantigas de Alfonso X el Sabio (Cantigas 289, 315 y 396).
Su vinculación con la Corona española viene desde la época de Carlos I, quién vino hasta aquí para dar las gracias por la victoria en las batallas de Pavía, Túnez o Argel, convirtiéndose en una costumbre la de depositar en el templo las banderas y pendones de los ejércitos vencidos. Felipe II también organizó un Te Deum tras la victoria de Lepanto, depositando las banderas de los turcos y el estoque de Don Juan de Austria que había sido bendecido por el Papa Pío V antes de la batalla.
Fue Felipe IV, gran devoto de la Virgen y a quién visitó en más de 3000 ocasiones, quien la proclamó como "Protectora de España, de todo el Nuevo Mundo, de sus flotas y galeones, de las Armas de esta Monarquía y Principal y más antigua Patrona de esta Imperial Villa de Madrid". Nuestra Señora de Atocha se convertía, por tanto, la nueva patrona de la monarquía española y protectora de la familia Real.
También se instauró la tradición por la que los reyes de España presentasen a sus hijos ante la imagen de la Virgen, siendo el primero el Príncipe Baltasar Carlos, hijo de Felipe IV y las últimas, la princesa Leonor y la infanta Sofía. Ambas, al igual que todos los infantes de España que han nacido en España, han recibido las aguas bautismales en la pila de Santo Domingo de Guzmán, que se custodia en esta basílica.
Solo un rey eligió la Basílica para celebrar su boda y fue Alfonso XII cuando se casó con María de las Mercedes de Orleáns y tiempo después con María Cristina de Habsburgo-Lorena. Asimismo, los reyes y príncipes acudían a dar gracias a Nuestra Señora de Atocha tras la celebración de su matrimonio. Los últimos fueron Don Felipe y Doña Letizia, que cuando se casaron en 2004, acudieron para depositar el ramo de novia de la princesa de Asturias, que aquí se conserva.
Isabel II atribuyó a Nuestra Señora de Atocha un milagro. En 1852 cuando se disponía a visitar a la Virgen para dar gracias por el alumbramiento de la mayor de sus hijas, la infanta Isabel "la Chata", el cura Merino le clavó un estilete en el pecho. Cuando el médico le revisó las heridas, vio que solo tenía una pequeña incisión ya que el bordado grueso del manto y las ballenas del corsé habían salvado la vida de la Reina. Agradecida a la Virgen, Isabel II le donó todas las joyas que llevaba puestas ese día, así como el vestido, de castillos y leones, con el que se hizo el manto de Nuestra Señora de Atocha. También dos coronas de brillantes y topacios, que se custodian habitualmente en el Palacio Real de Madrid.
Como curiosidad, Nuestra Señora de Atocha comparte algunas condecoraciones con Felipe VI y con la princesa Leonor. Fue el rey Felipe IV quién le concedió el Collar de la Insigne Orden del Toisón de Oro, la más importante de la monarquía española, aunque fue la reina Isabel II quien se lo impuso dos siglos después. También Fernando VII a su regreso de Francia, tras ser liberado por Napoleón otorgó a Nuestra Señora de Atocha la banda y la Gran Cruz de la distinguida Orden de Carlos III. Precisamente, el collar perteneciente a la Virgen, fue el que se le impuso a la princesa Leonor el día de su mayoría de edad. Ambos collares se custodian en el Palacio Real de Madrid.
La Real Basílica de Nuestra Señora de Atocha, también ha conocido los horrores de la guerra y ha sobrevivido a incendios y saqueos. Primeramente, en 1808 cuando las tropas de Napoleón convirtieron la iglesia y el convento en un cuartel. Aunque los frailes consiguieron sacar a la imagen, quemaron las históricas banderas, los libros de la biblioteca y destrozaron la basílica. El 20 de julio de 1936 los milicianos republicanos profanaron la basílica y la quemaron al igual que el convento. Los religiosos consiguieron salvar la imagen y los que no pudieron escapar, fueron martirizados y beatificados por Benedicto XVI.
El actual templo fue inaugurado en 1950 y pertenece a Patrimonio Nacional.