Jak głosi legenda klasztor powstał w miejscu wskazanym przez Anioła, ktory poprowadził młodego Emeryka (syna króla Węgier) do drewnianej kaplica na szczycie Łysej Góry, gdzie królewicz złożył relikwiarz Świętego Krzyża, otrzymany od ojca, rozpoczynając w Polsce kult Drzewa Krzyża Świętego.
Bazylika mniejsza (od 2013 roku) pw. Trójcy Świętej i sanktuarium Relikwii Drzewa Krzyża Świętego to świątynia opactwa i najstarsze polskie sanktuarium znajdujące się na Świętym Krzyżu (Łysej Górze).
Obecne budynki kościoła powstały w późnym baroku (1781-1789) wg projektu Józefa Karsznickiego, z wnętrzem w klasycystycznym stylu, łącząc dwa wcześniejsze kościoły. W świątyni podziwiać można rzeźby z XVII wieku, ołtarz główny z obrazem św. Trójcy, autorstwa Franciszka Smuglewicza (1745-1807), inne jego obrazy (św. Józef, św. Emeryk, św. Scholastyka ze św. Benedyktem), płytę nagrobną opata Michała Maliszewskiego, sekretarza królewskiego, portale i stalle marmurowe.
Do świątyni przylega Kaplica Oleśnickich (tzw. Kaplica Relikwii Krzyża Świętego, gdzie w 1723 roku złożono relikwie Krzyża Świętego.
