Il Santuario della Madonna del Carmine si trova in piazza Carlo Alberto nel centro storico e sorge in un'area un tempo adibita a necropoli: all'interno del convento settecentesco è ancora visibile il Mausoleo romano del Carmine, in passato erroneamente indicato quale il Sepolcro di Stesicoro. 

Dall'Unità d'Italia il convento stesso è sede di caserma intitolata "Lucchesi-Palli" e dal 30 novembre 1951, ad Antonio Santangelo Fulci, medaglia d'oro della seconda guerra mondiale. In seguito è diventato sede del centro documentale dell'Esercito Italiano di Catania.

La chiesa si inserisce in modo scenografico nella pur grande piazza sulla quale è costruita. La facciata è realizzata in tre corpi affiancati ed in quello centrale, sopra il portale, è inserita una statua della Madonna. La chiesa fu costruita nel 1729, più o meno quando sorsero i maggiori edifici di Catania dopo il tremendo terremoto del 1693.

L'interno è a tre navate separate da colonne. L'abside centrale presenta degli affreschi di Natale Attanasio. Negli altari laterali vi sono opere di pittori siciliani del XVIII secolo fra cui una tela di Antonio Pennisi. 

La chiesa è un santuario retto dai monaci carmelitani e contiene migliaia di ex voto lasciati da persone che hanno ricevuto una grazia per l'intercessione della Madonna del Carmine.

Nel novembre del 1987 papa Giovanni Paolo II l'ha elevata alla dignità di basilica minore.