Consacrée à Saint-Pierre et à Saint-Paul, la basilique est le seul édifice religieux en France à être dédié aux enfants, mais son histoire est à l'image d'un conte. En 1588, une nouvelle église simple et provisoire, adossée au mur du château, est reconstruite pour remplacer celle détruite en 1569, lors des guerres de religion.
En 1861, l'abbé Ducros,, nouvellement nommé doyen de Châteuneuf, ne peut que constater l'état de ruine de son église. Il a alors l'idée, pour la reconstruire, d'ouvrir une souscription en demandant, par une lettre adressée aux paroisses, 2 sous à tous les enfants de France. Les dons affluent et parmi les nombreuses lettres, celle d'une petite fille de Semur-en-Brionnais ( Saône-et-Loire) évoque pour la première fois Notre-Dame-des-Enfants alors que cette désignation n'avait été aucunement mentionnée dans le courrier d'appel !

L'idée est adoptée d'emblée et, en 1866, est créée la confrérie "Notre-Dame-des-Enfants" qui devient Archiconfrérie (extension d'une Confrérie et son érection en archiconfrérie eut lieu le 5 Mai 1873). Les travaux sont commencés en 1869 et, en 1879, l'église, chœur  et abside, est ouverte au culte. Elle est achevée en 1886. En 1896, le Pape Léon XIII l'érige en basilique et elle est consacrée en 1998.

Le couronnement de Notre-Dame-des-Enfants eut lieu lors du pèlerinage du 26 août 1923 pour lequel il n'y eut jamais une foule aussi nombreuse (25 000 pèlerins).

Monseigneur Dubois, ancien archevêque de Bourges, devenu cardinal de Paris, présidait la cérémonie. Lors de la procession dans le parc du château, il n'avait pas été possible de canaliser la foule, tellement celle-ci était dense. Étaient également présents les évêques de Saint-Flour, Moulins, Gap, Tulle et Clermont.