Das Sanktuarium des Martyriums des Heiligen Stanislaus, das genauso gut bekannt ist wie das Wawel-Schloss oder die Marienkirche, ist den Überlieferungen zufolge seit fast tausend Jahren ein Wallfahrtsort für die Gläubigen, die den Heiligen Stanislaus besonders verehren, und seit über einem Jahrhundert ein Ort der Verehrung profaner Persönlichkeiten, die hier beigesetzt sind (das nationale Pantheon).

Bereits im 11. Jahrhundert wurde hier an der Stelle eines heidnischen Kultortes die erste romanische Kirche des Erzengels Michael erbaut. Hier wurde 1079 der Bischof Stanislaus von Szczepanów auf Befehl des Königs Boleslaw des Kühnen ermordet. Bereits im 12. Jahrhundert wurden seine sterblichen Überreste, die der Legende nach in Stücke zerteilt und nach dem Tod auf wundersame Weise wieder zusammengewachsen waren, auf den Wawel-Hügel gebracht. Im 13. Jahrhundert wurde Bischof Stanislaus heiliggesprochen und zum Schutzheiligen Polens erhoben. Im 14. Jahrhundert wurde vom König Kasimir III. dem Großen eine neue gotische Kirche errichtet. Seit 1472 wird die Kirche vom Pauliner-Orden betreut, der von Jan Długosz nach Kraków gebracht wurde. Die während der schwedischen Kriege zerstörte Kirche wurde bis auf die Grundmauern geschleift, und an ihrer Stelle wurde zwischen 1733 und 1751 eine neue Barockkirche errichtet, die von Anton Müntzer entworfen und von Antonio Solari umgebaut wurde. Der Hochaltar der Kirche beherbergt ein Gemälde des Erzengels Michael von 1758 – ein Werk von Tadeusz Kuntze. Der Altar des Heiligen Stanislaus enthält ein Gemälde des Heiligen aus dem 17. Jahrhundert und seine Reliquien. In der Nähe der Kirche befindet sich der Teich des Heiligen Stanislaus, der auch Weihbecken Polens genannt wird, in dem wahrscheinlich heidnische Rituale gefeiert wurden. Wie die Legende besagt, wurde hier der Leichnam des ermordeten Stanislaus abgelegt. In der Mitte des Beckens mit einer barocken Steineinfassung aus dem 17. Jahrhundert steht die Statue des Bischofs aus dem 18. Jahrhundert. Anlässlich des 750. Jahrestages der Heiligsprechung von Bischof Stanislaus (1253) erhob Papst Johannes Paul II. die Kirche in den Rang einer Basilika minor.

Das wichtigste Fest von nationaler Bedeutung  im Sanktuarium findet am 8. Mai statt. An dem Tag wird eine Prozession mit den Reliquien des Heiligen Stanislaus vom Wawel-Dom bis nach Skałka abgehalten und von zahlreichen Gläubigen und den höchsten kirchlichen und staatlichen Würdenträgern begleitet. Die Verehrung von Bischof Stanislaus, einem Heiligen und Märtyrer der katholischen Kirche, begann erst nach der Verlegung seiner Reliquien in die Wawel-Kathedrale. Von hier erwuchs die Legende von der feudalen Aufteilung Polens als Strafe für die sakrilegische Ermordung eines Dieners Gottes, die besagte, dass Polen wie die Gliedmaßen des gevierteilten Bischofs zerfallen sei. Man glaubte auch, dass auf die Fürsprache des Bischofs Stanislaus hin, so wie sein Körper nach seinem Tod wieder zusammenwuchs, so auch Polen die Spaltung überwinden und vereint werden würde. Der Bischof Stanislaus wurde zum Schutzpatron der Wiedervereinigung erhoben und fast alle polnischen Könige, angefangen mit Ladislaus I., wurden kniend vor dem Sarkophag des Heiligen Stanislaus in der Wawel-Kathedrale gekrönt.

Die Basilika ist auch ein nationales Pantheon. In der von Teofil Żebrawski entworfenen Krypta der Verdienten unter der Kirche sind viele bedeutende Polen begraben. Die sterblichen Überreste von Jan Długosz, der 1480 in der Wawel-Kathedrale beigesetzt wurde, wurden 1792 nach Skałka verlegt und 1880 in einen Sarkophag in der Krypta gelegt. Hier sind auch der Maler und Dramatiker Stanisław Wyspiański, der Dichter Czesław Miłosz, der Maler Jacek Malczewski und der Musiker und Komponist Karol Szymanowski beigesetzt.