L'origine del culto alla Vergine risale all'XI secolo, quando fu trovato da alcuni pastori, un quadro impigliato tra i rami di un olmo, da cui il titolo Madonna dell'Olmo.Trasportata nell'Abbazia della SS. Trinità, l'icona fu ritrovata la notte successiva sullo stesso albero e questo fu interpretato come un chiaro segno che la Vergine volesse una chiesa in quel luogo. Una primitiva cappella, nel luogo esatto del ritrovamento, detto Panicocolo, fu sostituita poi dal tempio la cui prima pietra fu posta da San Francesco di Paola nell’anno 1482. La Chiesa è ad una sola navata con piccole cappelle laterali. Il soffitto è interamente dipinto di quadri raffiguranti episodi della vita di S. Francesco di Paola del Ragolia, risalenti al XVII - XVIII Secolo, così come la cupola che sovrasta l'altare maggiore. Il quadro, raffigurante una Madonna nera col Bambino, si trova sull'altare maggiore, ricco di marmi policromi.Esso fu officiato fino al XIX secolo dai Padri Minimi, oggi da Padri dell'Oratorio di S. Filippo Neri.  Nella basilica è conservato il corpo del Servo di Dio P. Giulio Castelli che fondò la Congregazione dell'Oratorio di S. Filippo Neri a Cava de' Tirreni, di cui è in corso il processo di beatificazione. Dal 1685 la Madonna dell'Olmo è dichiarata Patrona della Città di Cava dei Tirreni e dal 1931 il Santuario è Basilica Minore.