Anna, Maria i Jesús
Mare de Déu de Guadalupe
Sagrat Cor de Maria
El temple va ser en origen església pública del Col·legi de San Ambrosio, regentat per la Companyia de Jesús. El conjunt d'església i col·legi va haver erigir-se en la primera dècada del segle XVII, cap a 1610, segons el traçat de l'arquitecte post-herrerià Francisco de Praves i sota el mecenatge del prelat val·lisoletà Diego Romà de Vitòria, bisbe de Tlaxcala (Mèxic), qui va disposar seu enterrament i el dels seus familiars a la capella major.
El 14 de maig de 1733, mentre dirigia una oració devocional al Sagrat Cor de Jesús després de combregar, el llavors estudiant de teologia i futur pare jesuïta Bernat Francisco de Clots (1711-1735) va rebre en el presbiteri del temple la coneguda com Revelació de la Gran Promesa. De Hoyos va escoltar les següents paraules:
"Reinaré en España y con más veneración que en otras partes"
El 25 de setembre d'aquest mateix any, segueixen narrant les cròniques jesuïtes, el beat va sentir una veu que li va dir:
"Pídeme lo que quieras por el Corazón Santísimo de mi Hijo, y te oiré y te concederé lo que me pidas"
Entenent que es trobava davant d'una ratificació pel Pare de la Gran Promesa realitzada pel Sagrat Cor del Fill mesos enrere, d'Hoyos va demanar l'extensió del Regne del Sagrat Cor de Jesús a Espanya.
Expulsats els jesuïtes d'Espanya el 1767, l'església de Sant Ambròs va passar a ser església parroquial de Sant Esteve a 1773. El 1771 la funció formativa del Col·legi va ser transferida al Seminari Escocès de Madrid. El 27 de novembre de 1869 el edifici va patir un voraç incendi, a conseqüència del qual es van perdre gairebé totes les obres d'art que contenia, encara que l'estructura arquitectònica no es va veure afectada. A l'any següent es va procedir a la reobertura de l'església, decorant-la amb cessions de peces i mobiliari procedents d'altres temples i convents val·lisoletans.
Més tard, amb motiu del 200 aniversari de la Gran Promesa, l'arquebisbe Remigio Gandásegui i Gorrochategui va començar a promoure la idea de convertir aquesta església de Sant Esteve en un Temple Expiatori Nacional del Sagrat Cor de Jesús. L'aprovació va ser concedida pel papa Pius XI en un document enviat al prelat val·lisoletà el 12 d'agost de 1933, però la consagració es va demorar. Monsenyor Gandásegui va morir el 1937 sense veure realitzada la seva empresa espiritual.
El successor de Gandásegui, monsenyor Antonio García i García, va continuar endavant amb el projecte, que va requerir importants remodelacions de l'edifici, i va tenir la satisfacció de consagrar el Temple Expiatori amb el nom de Santuari Nacional de la Gran Promesa el 15 de juny de 1941, per a la Missa de Consagració es va compondre la Missa a l'Sacratíssim Cor de Jesús de Julián García Barri. El papa Pius XII va enviar en aquest data un missatge en el qual expressava el seu goig per la inauguració del temple.
El 1945 es va projectar (i va començar a construir-se) l'anomenat Alcàsser de Crist Rei, un complex arquitectònic a l'entorn del Santuari d'enormes proporcions projectat pels arquitectes Antonio Palacios i Pascual Bravo. Aquest edifici projectat com "centre de peregrinació" tindria una torre de 125 metres d'altura (superior a la de la catedral). El gegantesc projecte es va acabar abandonant.
El 12 de maig de 1964 el papa Pau VI va emetre a Roma la butlla per la qual el Temple del Santuari Nacional de la Gran Promesa quedava erigit en Basílica Menor.
