An der Stelle, an der gerade außerhalb der Kölner Stadtmauer an der Straße nach Aachen ein altes Apostelkirchlein gestanden hatte, ließ der Kölner Erzbischof Pilgrim nach 1021 eine dreischiffige Basilika und ein daran angrenzendes Chorherrenstift erbauen.

Nach einem Brand 1198 erhielt die Kirche ihre jetzige Gestalt, wie sie auf der Darstellung des Mercator-Plans von 1571 zu sehen ist.

Bei einer Umgestaltung während des Dreißigjährigen Krieges wurde die Krypta zugeschüttet und blieb vergessen, bis sie nach dem Zweiten Weltkrieg beim Wiederaufbau entdeckt wurde.

Besonders fällt die quadratische Vierung ins Auge, an die sich drei Apsiden wie in einem Kleeblatt anschließen. Diese Dreikonchenanlage ist ein besonderes Merkmal der Basilika.

Die Zahl der 12 Apostel, der Patrone der Basilika, findet sich auch in den zwölf Pfeilern wieder, auf denen die Kirche gegründet ist.

Über Jahrhunderte war St. Aposteln ein Kononiker- bzw. Chorherrenstift. Erst 1802 nach der Säkularisation übernahm die Pfarrgemeinde die Kirche.

Pilgrim, der Gründer der Basilika, wurde vom Abt von Reichenau hoch gerühmt wegen seines Bemühens, mathematische Spekulation und himmlische Harmonie im Lobe Gottes zu vereinen. Diese Gabe Pilgrims zeigt sich in dem Bauwerk der Basilika, einem "Gesamtwerk vollendeter Harmonie". Sie ist zugleich steter Anspruch an diejenigen, die an dieser Basilika das Lob Gottes – häufig in der Sprache der Musik – verkünden.