Nell'autunno dell'anno 1948, con il restauro del duomo di Bolzano gravemente danneggiato dai bombardamenti alleati del 1944, si rinvennero sotto la sua pavimentazione le fondamenta d'altre tre chiese, che datavano dal IV secolo d.C. al XII secolo e si rinvenne una lapide con iscrizione d'età romana. Le fondamenta della chiesa più antica risalgono al IV secolo e probabilmente era consacrata a San Vigilio, poiché molte chiese paleocristiane dei dintorni erano consacrate a lui. L'edificio aveva una pianta rettangolare, era lungo 38 metri e largo 14 ed era diviso in tre ambienti grazie a muri divisori. Scavando sotto la pavimentazione si scoprì un muro leggermente più lungo che risaliva all'età carolingia. Di quest'epoca non si rinvenne solo il muro, ma anche cinque frammenti di pittura parietale, raffiguranti visi volti alla preghiera. Si rinvennero le fondamenta di una chiesa medievale, con una pianta assai particolare: infatti, questa chiesa aveva solo una fila di colonne, cosicché possedeva due navate asimmetriche. Questa costruzione aveva una poderosa torre che dai muri di grande spessore, forse per proteggerla dalle frequenti e violente inondazioni dell'Isarco. Nella cappella dell'abside dell'attuale chiesa, si conserva una statuetta della Madonna che allatta Gesù bambino, risalente al XII secolo: secondo la leggenda, un carrettiere di Bolzano, che tornava da Bronzolo, trovò questa piccola statua sul bordo di una palude, dove in seguito venne eretta la chiesa, inizialmente dedicata proprio alla "Madonna della palude" (Maria im Moos - le paludi dell'Isarco in quella zona sono da secoli prosciugate). La chiesa medievale sorgeva sui resti della basilica paleocristiana del VI secolo: la struttura gotica fu completata nel 1519 con l'erezione del campanile tardo-gotico di 65 metri, opera dell'architetto Burkhard Engelberg di Augusta e di Hans von Lutz. L'edificio è una chiesa a sala divisa in tre navate da pilastri quadrati, con coro circondato da deambulatorio e cappella absidale. Presenta volte a crociera nella parte del piedicroce e stellate nella parte absidale. Risale allo stesso periodo il pulpito tardogotico in arenaria, scolpito dallo svevo Hans von Schussenried, parzialmente distrutto nel 1943 dai bombardamenti alleati, e ricostruito nel 1949. Bisogna poi ricordare che la chiesa dal 1363 ha acquisito funzioni memoriali per gli Asburgo, come documentato nel suo "Anniversario liturgico". L'altare maggiore è stato progettato dal carmelitano scalzo ed architetto Jacopo Antonio Pozzo e realizzato poi dall'architetto veronese Ranghieri.