La costruzione di questa basilica a tre navate con abside semicircolare, presbiterio, transetto ed il coro è stata iniziata nel 1761 sul luogo di una precedente basilica preromanica a tre navate demolita nel 1760.
Fu edificata a modello della chiesa veneziana di S. Pietro in Castello. È stata consacrata nel 1808, ma non era ancora completamente terminata. Le sue dimensioni, 56,20 x 31,60 m e la cupola che arriva ai 25 metri, ne fanno la più grande chiesa parrocchiale dell'Istria. Inoltre, questa chiesa possiede il campanile più alto (62 m), simile a quello della basilica di San Marco a Venezia. Il campanile fu costruito nel 1815 in base al progetto del triestino Antonio Porta, e fu portato a termine complessivamente nel 1882. 

Dalla fronte neobarocca della chiesa cinque santi danno il benvenuto ai visitatori: ”il patrono” San Biagio, San Pietro e San Lorenzo alla sua destra, nonché San Paolo e San Quirino alla sua sinistra. I fratelli Trevisan, Andrea e Giovanni, figli di Venerio, pittore autodidatta e molto stimato di Dignano, scolpirono le statue, tutte di dimensioni naturali salvo la statua di San Biagio che è più grande delle altre.

L'interno di S. Biagio è ornato in stile barocco, diviso da arcate su colonne, attrezzato da nove altari del XIX e del XX secolo con incrostazioni abbondantemente decorate, marmo e pitture ad olio dei santi, il tutto di notevole valore artistico.
La chiesa possiede un inventario molto prezioso, parzialmente presentato al pubblico nel museo che è parte integrante dell'edificio sacrale. La chiesa di S. Biagio è famosa per le reliquie dei Corpi Santi e per la collezione di arte sacra. Complessivamente, nel Duomo dignanese, sono conservate ed archiviate 350 reliquie appartenenti a 250 canonizzati. La collezione di arte sacra comprende un totale di 730 reperti, che coprono un arco di tempo che va dal V al XIX secolo.