Sembra che una cappella mariana fosse presente nella zona "in vineis" sin dal VI secolo; lo proverebbe la notizia che il popolo lì invocava la Vergine sotto l'antico titolo di S. Maria "ad Martyres", che è lo stesso dato a Roma da Bonifacio IV al Pantheon (609).
Certamente, a motivo di un culto mariano locale ormai radicato, una chiesa sorse poco al di fuori della città murata prima dell'anno Mille, come si deduce dalla documentata esistenza, nel sec. XI, di sue proprietà fondiarie dimostrative di un insediamento ormai consolidato.
I terreni che la circondavano erano coltivati a vigneto, da cui il toponimo "S. Maria delle Vigne".
Nel sec. XII iniziò il processo di urbanizzazione della zona con la nascita di un gruppo abitativo stretto intorno alla Collegiata romanica - di cui si conservano molte testimonianze architettoniche, tra cui l'alto campanile cuspidato - retta da un Capitolo di canonici residenti nel chiostro e dediti anche a pratiche sacramentali di diritto parrocchiale.

Con il passare dei secoli il culto della Vergine provocò in chiesa una stratificazione di immagini varie che risultarono in contrasto, alla fine del 1500, con le norme controriformistiche sulla venerazione delle icone.
L'adeguamento ebbe luogo tra il 1588 e il 1640 sul versante sia architettonico, con la totale ristrutturazione interna della chiesa per adattarla alle nuove esigenze liturgiche, sia iconografico, con l'apposita creazione di un'immagine mariana ben caratterizzata: si tratta del gruppo scultoreo della Madonna delle Vigne, nel quale la Vergine Madre mostra ai fedeli il Bambino Redentore. L'opera, eseguita dagli Orsolino, è venerata dal 1616 nella cappella absidale destra che si configura da allora, all'interno dell'edificio, come piccolo santuario mariano inserito nel contesto di una parrocchia-collegiata intensamente attiva nel campo liturgico e pastorale.
Sopra l'altare della Vergine, in posizione predominante, venne sistemata anche la trecentesca tavoletta con la Madonna e il Bambino di Taddeo di Bartolo, rinvenuta nel 1603 ed esposta come immagine rappresentativa di un valore connaturato alla stessa esistenza della chiesa.
Nel segno della continuità, la creazione di opere figurative ed ornamentali si mantenne viva fino agli inizi del 1900 (gli esiti sono stati eccellenti soprattutto in età barocca) con un'attenzione sempre incentrata su temi e simboli mariani, integrati più di recente da rievocazioni di avvenimenti storici di cui la statua della Madonna delle Vigne è stata protagonista.

Il Chiostro Millenario, situato sul lato sinistro dell'antica Basilica delle Vigne, aveva intorno le abitazioni dei Canonici della Collegiata; tutt'oggi vi abitano alcuni Canonici.
Il muro esterno, lungo la stretta via che separa la Chiesa dal Chiostro, mostra in basso una lunga teoria d'archi medievali, forse tombe ad arcosolio ricavate nello stesso spessore del muro. Gli archi sono a tutto sesto con conci a forma lunata, caratteristici del periodo iniziale del romanico ligure.
Il Chiostro, di forma rettangolare, misura mt. 17,30 per mt. 13,20 ed è articolato in due piani.
Pur attraverso i copiosi rimaneggiamenti posteriori, è facile riconoscere le sue forme originarie, assai semplici nell'uso della pietra nera locale tanto per le tozze colonne che per i capitelli di semplice forma cubica.
La sua data di fondazione si aggira, secondo antiche notizie storiche, intorno al 1025.