L’église primitive, qui existait à cet emplacement et qui remplaçait déjà probablement un édifice encore plus ancien, fut détruite à la fin du XVIIe siècle. En 1843, un nouveau chantier s’ouvrit, sous la direction de l’architecte François Cheftel, qui dura 22 ans et conféra à la ville un nouveau lieu de culte. En 1895, elle reçut du Vatican le titre de basilique mineure.

Qui dit « basilique », dit « lieu de culte chrétien, qui a reçu du pape le droit d’être appelée ainsi car elle abrite le corps d’un saint ou une relique insigne ». En effet, l’église Saint-Gervais abrite le crâne présumé de saint Aubert (ca660-ca725), l’évêque d’Avranches fondateur du Mont saint-Michel. Selon la légende, l’archange Michel lui aurait plusieurs fois demandé de fonder un sanctuaire sur le rocher. Comme Aubert ne s’exécutait pas, l’archange lui serait apparu en rêve et son doigt aurait percé le crâne de l’évêque. Ce dernier, désormais convaincu, se serait alors exécuté.

Initialement inhumé au Mont-Saint-Michel, son crâne se serait retrouvé ici dans le cadre des préservations liées aux destructions révolutionnaires. En 2019, des analyses scientifiques au radiocarbone ont formellement daté le crâne entre 662 et 770 apr. J.-C., confirmant qu’il appartient bien à un homme ayant vécu à l’époque de la fondation du Mont. Quant au trou, la médecine moderne y voit plutôt la trace d’un kyste épidermoïde ou d’une trépanation chirurgicale réussie.

On trouve également dans la basilique la plaque funéraire de Pierre-Augustin GODART de BELBEUF (1730-1808), dernier évêque d’Avranches. Il occupa son siège épiscopal de 1774 jusqu’à sa suppression en 1791 par la constitution civile du clergé et émigra alors en Angleterre. Il y mourut et fut inhumé au cimetière Saint-Pancrace de Londres. Son cercueil fut redécouvert lors des travaux d’agrandissement de la gare Eurostar en 2002. Ses restes furent rapatriés à Avranches en 2009, inhumés au square Thomas-Beckett, puis furent transférés en 2011 en la basilique.