Izgradnja ove trobrodne bazilike s polukružnom apsidom, prezbiterijem, transeptom i korom započela je 1761. na mjestu starije ranoromantičke bazilike srušene 1760.
Oblikovana je prema modelu mletačke crkve Sv. Petar in Castello. Posvećena je 1808., ali ne i u potpunosti dovršena. Njena veličina 56,20 x 31,60 m i kupola koja dostiže 25 metara, čine je najvećom župnom crkvom u Istri. Isto tako, to je crkva s najvišim zvonikom (62 m), sličnim onome Bazilike svetog Marka u Veneciji. Zvonik je izgrađen 1815. prema projektu Tršćanina Antonia Porte, a u potpunosti je dovršen 1882.

Posjetitelje crkve dobrodošlicom dočekuje pet svetaca s neobaroknog pročelja: ”domaćin” sveti Blaž, sveti Petar i sveti Lovro njemu zdesna, te sveti Pavao i sveti Kvirin njemu s lijeva. Kipove, sve u prirodnoj veličini, osim kipa svetog Blaža koji je veći, izradila su braća Trevisan, Andrea i Giovanni, sinovi samoukog i nadaleko cijenjenog slikara Veneria iz Vodnjana.

Unutrašnjost Sv. Blaža je barokni prostor razdijeljen lučnim arkadama na stupovima opremljen s devet oltara iz 19. i 20. st. te bogato dekoriranih inkrustacijama, mramorom i uljanim slikama svetaca velike umjetničke vrijednosti.
Crkva posjeduje izuzetno vrijedan inventar djelomično prezentiran javnosti u muzeju koji je sastojni dio sakralnog objekta. Poznat po kolekciji relikvija i Svetim Tijelima. Ukupno je u vodnjanskoj stolnici pohranjeno i popisano 370 relikvija ili zemaljskih ostataka 250 svetaca. Zbirka sadrži ukupno 730 djela i predmeta koji obuhvaćaju vremensko razdoblje od V. do XIX. stoljeća.