L'origine della basilica sembra riconducibile al sec. XI, anche se già verso il sec. IX esisteva in quel luogo un oratorio dedicato a S. Antonino. Nel 1378 fu istituita presso la chiesa la Confraternita dei Battenti; più tardi, nel 1608, fu concessa ai Padri Teatini.  La Basilica, retta prima da un Arciprete e poi da un Rettore nominato dal Re, diventò verso la fine del XIV Sec. sede della Confraternita dei Battenti, movimento ereticale diffusosi a Napoli tra il XIII e il XIV Sec.. Successivamente, nel XVII Sec., la chiesa ed il convento annesso vennero affidati ai Padri Teatini, la basilica fu restaurata da questi ultimi secondo i canoni della Controriforma. Essi riedificarono completamente la facciata con portico e campanile nelle linee ancora oggi riscontrabili e costruirono la casa religiosa con orto e discesa a mare, attualmente Casa Comunale. La situazione rimase invariata fino al 1866, anno in cui, a causa della soppressione dei monasteri, i padri dovettero abbandonarlo. In seguito la Basilica fu nuovamente affidata ad un Rettore. Dalla chiesa si può accedere nella cripta sotto il cui altare è collocato il sepolcro di S. Antonino. Qui si possono ammirare i numerosissimi ex voto dei marinai che tappezzano le pareti dell'ambiente.

La chiesa, nonostante i rifacimenti ed i restauri attuati tra il '700 e l'800 (ad esempio il consistente addobbo settecentesco di stucchi), ha conservato l'impianto basilicare a tre navate, con pianta a croce latina. Presenta diversi elementi di spoglio, come i fusti delle colonne provenienti probabilmente, per la loro particolare uniformità, dal portico di una delle molte ville romane presenti nella zona di Sorrento.
Sono da ricordare le due tele di Giacomo del Pò, che descrivono la peste del 1656 e l'assedio della città da parte delle popolazioni dei Casali guidate dall'agitatore genovese Giovanni Grillo (1648), e la tela al soffitto di autore ignoto raffigurante S. Antonino nell'atto di liberare dal demonio la figlia del principe Sicardo.
La navata centrale ha un soffitto a cassettoni dipinti su tela con rosoni in legno dorato. Al centro domina la tela raffigurante Sant'Antonino che libera dal demonio la figlia Sicardo Principe di Benevento. Nella navata laterale di destra è da segnalare il dipinto del secondo altare, raffigurante Sant'Andrea d'Avellino di Scuola napoletana del XVII Sec. La navata laterale di sinistra è dedicata a San Gaetano. Da qui si accede agli ambienti della sagrestia dove si conservano vari ex voto, il Presepe con pastori napoletani del '700 e '800, ed una pregevole statua d'argento raffigurante S. Antonino. Interessante è il presepe del '700 della scuola del Sammartino, dono del poeta sorrentino Saltovar, e il portale meridionale ' di forme bizantino-romaniche risalente al sec.X. Esso è fiancheggiato da due colonne marmoree di giallo antico, con capitelli corinzi che reggono un architrave formato da un avanzo di cornicione della stessa epoca che fa da sostegno ad una lunetta al cui centro è una croce reca. L'alternarsi dei colori del tufo giallo e grigio sono un richiamo eloquente a quella diffusa tarsia di influsso bizantino e arabo che si riscontra in vari monumenti campani e del Mezzogiorno e di cui questa di Sorrento è una delle testimonianze più antiche. Queste e le altre decorazioni in tufo, non visibili dalla strada e poste sul lato meridionale, danno un'idea di quello che doveva essere l'aspetto primitivo della facciata.