La basilique romane de Paray-le-Monial, aujourd’hui placée sous le vocable du Sacré-Cœur, donne une image complète, bien que de dimensions réduites, de ce que fut Cluny : trois nefs contre cinq à Cluny, transept simple et non pas double, mais, de l'avant-nef à la cascade des toitures du chevet, étagées dans une subtile harmonie, en passant par les voûtes ordonnées de la même manière qu'à la grande abbatiale.
En 973 le comte Lambert de Chalon fonda un cloître qui dès 999 fut placé par l'évêque d'Auxerre sous l'autorité de l'abbaye de Cluny, ce qui en fit, jusqu'à la fin de l'Ancien Régime, un prieuré clunisien.
On ne possède aucune trace d'une première église (Xe siècle). À partir du début du XIe siècle, fut édifié un bâtiment que les fouilles récentes, conduites par Gilles Rollier, ont permis de découvrir ; cette construction se termina probablement par le massif occidental (porche et deux clochers) au début du XIIe siècle. Une nouvelle construction, bien plus ambitieuse, ne débuta certainement pas avant le milieu du XIIe siècle, et commença alors par l'édification d'une grande abside avec déambulatoire, qui engloba d'abord l'abside précédente. Les travaux progressèrent avec une extrême lenteur, et ne furent pas achevés avant le début du XIVe siècle (étage gothique du clocher principal, remplacé au XIXe par un pastiche néo-roman). L'essoufflement final du chantier fit que les travaux s'interrompirent alors que moins de la moitié de la nef prévue avait été bâtie, ce qui laissa un édifice qui apparaît curieusement proportionné.
Depuis la fin du XIXe siècle, Paray-le-Monial et son église sont un des lieux de pèlerinage les plus fréquentés de France. L'objet de ces pèlerinages est l'adoration du Sacré-Cœur, due aux visions de Marguerite-Marie Alacoque dans la deuxième moitié du XVIIe siècle et plus encore à l'action du Jésuite Claude La Colombière.
À la solennité de la basilique répond la paix du cloître adjacent, reconstruit au XVIIIe siècle mais en parfaite harmonie avec l’église. Son aile méridionale abrite le musée de la Faïence où sont exposées des pièces de Charolles, mais aussi des faïences anciennes de Moustiers-Sainte-Marie et de Nevers tandis que, dans la galerie opposée, du côté du nord on découvre le portail, richement orné de sculptures romanes de facture inégale, par lequel les moines gagnaient l'église. Mais c'est surtout le portail nord, du côté de la ville, qui est un joli exemple d'ornementation romane, même en l'absence de tympan figuratif.
Au chevet de la basilique, se trouve l'espace Saint-Jean, lieu d'accueil et d'information destiné principalement aux pèlerins. À l'intérieur, l'espace Sainte-Marguerite-Marie et saint Claude La Colombière, présente l'histoire de la vie et des apparitions de sainte Marguerite - Marie Alacoque et le message de Paray. Dans le parc des Chapelains, à l'est de la basilique, le Diorama propose un montage son et lumière sur sainte Marguerite-Marie. Non loin de là, se situe la chapelle des Apparitions où se trouve la chasse contenant les reliques de la sainte.