La basilique Notre-Dame de Marceille est une église de style gothique méridional (XIV et XV siècles) dédiée à Marie, située sur la commune de Limoux. Sa Vierge noire a attiré un pèlerinage qui fut très populaire localement. Une source miraculeuse, censée guérir les maux d'yeux, lui était associée.
L'occupation de la zone est ancienne : on y a découvert des outils attribués au Paléolithique moyen, un four, bien conservé, du Vérazien (Néolithique, III millénaire av. J.-C.), et des objets de l'âge du bronze. Une villa gallo-romaine (propriété d'un Marcellus ?) dont dériverait le toponyme de Marceille a peut-être existé au voisinage.
L'église apparaît probablement dans les textes en 1011 associée à la villa de Flassian, et de façon plus certaine en 1137. La Vierge noire, statue de bois qui est vénérée dans le sanctuaire, est datée du XI siècle. La construction de l'édifice actuel a été entreprise au début du XIV siècle ; son plan à nef unique rappelle quelque peu celui de l'église Saint-Vincent de Carcassonne. À la même époque les revenus du prieuré sont attribués au collège de Narbonne à Paris.
Jusqu'au XVII siècle, le soin d'accueillir les pèlerins fut laissé à des ermites. Cependant, François Fouquet, quand il fut nommé archevêque de Narbonne, pensa à confier aux Doctrinaires la conduite d'un séminaire et d'une maison de missionnaires : il obtint des consuls de Limoux de les installer à Notre-Dame de Marceille. Ce changement fut mené à bien par son successeur Pierre de Bonzi en 1674 : il mit alors deux prêtres de la doctrine chrétienne qu'il chargea de recevoir les pèlerins et les ecclésiastiques en retraite spirituelle.
L'église fut élevée au rang de basilique mineure le 5 février 1905.
En octobre 2007, alors que l'église était en travaux, la Vierge noire a été décapitée, sa tête et son manteau ont été volés.
L'église Notre-Dame de Marceille est typique du style gothique méridional : elle ne possède qu'une nef composée de cinq travées, sans collatéraux, et peu d'ouvertures (le mur nord n'est pas percé de baie). Initialement couverte d'une charpente reposant sur des arcs diaphragmes, elle fut voûtée en 1783. Deux chapelles de plan carré s'ouvrent dans la première travée, celle de gauche abritant la Vierge noire ; elle contient aussi un tableau peint en 1689, offert en ex voto suite à l'incendie qui ravagea Limoux en septembre 1685.
Le chevet est tripartite, avec une abside principale éclairée par trois fenêtres et encadrée de deux absidioles, où l'on peut observer des cul-de-lampe sculptés appartenant au décor originel de l'église. Le chœur possède un maître-autel du début du XVIII siècle, avec une table de communion en marbre de Caunes (1702).
L'entrée dans l'édifice se fait par le sud, au milieu de la nef ; elle est précédée d'un porche achevé en 1488 (et restauré en 1863), voûté d'ogives, avec un portail de la même époque, surmonté par une Vierge à l'Enfant gothique, mutilée à la Révolution, et deux anges.
Signalons enfin qu'un puits, à présent fermé par une plaque de fonte, s'ouvrait dans la partie nord de la nef ; que l'église possède huit toiles de la fin du XVII siècle ou du début du XVIII siècle ; que l'orgue a été installé en 1855.