La basilica di Santa Barbara sorge nel cuore del vasto complesso museale di Palazzo Ducale di Mantova. Lo spazio antistante la chiesa è stato nel corso del XVI secolo organizzato in forma di piazza per dare degno accesso all’edificio di culto. La chiesa, funzionale alle liturgie della corte gonzaghesca, è entrata dal 1939 sotto il controllo del vescovo diocesano. Il complesso architettonico è formato dalla chiesa palatina, preceduta da un atrio chiuso da cancellate in ferro, ambienti di servizio, sagrestia, vani accessori, cantorie e campanile. La struttura architettonica, originariamente a navata unica con cappelle laterali piccole e grandi, è stata in seguito modificata: l’apertura di collegamenti tra le cappelle laterali dà luogo a pseudo-navate laterali. Sopra le cappelle laterali minori si aprono verso l’aula centrale dei vani destinati originariamente alle diverse componenti della corte ducale. Il presbiterio è sopraelevato su di una cripta a tre navate, terminante con un vano ellittico. Le volte a crociera della navata si interrompono in prossimità dell’incrocio con le cappelle maggiori e del presbiterio lasciando spazio a due scenografiche lanterne a pianta quadrata caratterizzate da 12 finestre ciascuna, che inondano di luce zenitale la chiesa.
1561 – Il duca Guglielmo Gonzaga fa costruire una chiesa dedicata a S. Barbara, il cui uso effettivo è limitato a pochi mesi per la repentina decisione di costruire una chiesa più ampia.
1562 – La chiesa di S. Barbara viene interamente ricostruita su progetto di G.B. Bertani e consacrata il 14 ottobre 1564.
1565 – All’architetto G. B. Bertani è affidato il progetto e la direzione dei lavori del campanile della basilica.
1569 – Sono documentati i lavori di ampliamento della zona presbiterale con la costruzione di una seconda lanterna.
1939 – La basilica palatina viene ceduta alla Diocesi di Mantova.
1992 – Dal 1992 al 2003 la basilica è stata sottoposta a numerose campagne di lavori di restauro e consolidamento statico.
2005 – Gli intonaci interni e le pavimentazioni sono stati restaurati al termine dei lavori di restauro strutturale.
2012 – A seguito degli eventi sismici del maggio 2012 che hanno comportato ingenti danni alla cella del campanile della basilica e il crollo della lanterna, il campanile è stato restaurato e migliorato sismicamente.