Može se pretpostaviti, premda nema arheoloških dokaza koji bi to posvjedočili, da je privučen prirodnim bogatstvom na današnjem Gospinu otoku obitavao još prapovijesni čovjek. U antičkom razdoblju preko Otoka prolazi cesta koja povezuje Salonu sa Splitom (Aspalathos) na jugu i Stobrečom (Epetion) na istoku, a ostaci drugih građevina iz rimskoga razdoblja svjedoče kako je na Otoku obitavao i antički čovjek. Nije isključena mogućnost da je u kasnoj antici, dok u obližnjoj Saloni kršćani podižu brojne sakralne građevine, i na Otoku, ili u njegovoj neposrednoj blizini, sagrađena jedna crkva. Starohrvatsko je razdoblje najvažnije u povijesti Gospina otoka. Iako još uvijek nije sasvim jasno jesu li se Hrvati doselili u srednju Dalmaciju, pa tako i na solinski prostor, u prvoj polovini 7. stoljeća ili oko godine 800., pouzdano se zna da su se na ovom području naselili izvan razorene i napuštene Salone te na mjestu koje je najviše pogodovalo njihovu načinu života – uz rijeku. Stoga možemo pretpostaviti da svoje nastambe podižu i na Otoku, a to mjesto privlači i njihove vladare ponajprije zbog gospodarske važnosti rijeke na kojoj su podizali mlinice i stupe. U drugoj polovini 10. stoljeća hrvatska kraljica Jelena (Helena), žena kralja Mihaela Krešimira Drugoga i majka Stjepana Držislava, podigla je i obdarila dvije crkve: jednu posvećenu Gospi, a drugu svetome Stjepanu. Među znanstvenicima još uvijek traju raspre o njihovim titularima i namjeni, pače i o starohrvatskoj pripadnosti jedne od njih. Pojedini vjeruju da je sjeverna – posvećena svetome Stjepanu – mauzolej hrvatskih vladara, a južna – posvećena Gospi – namijenjena svakodnevnoj službi Božjoj. Drugi pak smatraju da se u crkvi svetoga Stjepana održavala svečana liturgija, a u Gospinoj svakodnevna. Neki znanstvenici govore da je na Otoku u 10. stoljeću bila samo jedna crkva i to posvećena svetome Stjepanu, a da ostaci pod današnjom crkvom pripadaju crkvi sagrađenoj u 17. stoljeću. Oni Gospinu crkvu vide u obližnjoj Gradini, u građevini iz 6. stoljeća. Ti znanstvenici vjeruju da je Jelena postojeću crkvu obdarila i dogradila joj atrij te tako produžila salonitansku tradiciju Gospina štovanja, a za grobišnu sagradila novu na Otoku i posvetila je svetome Stjepanu. Prema njihovu mišljenju Gospina crkva u Gradini gubi važnost u 14. stoljeću kada se oko nje podiže utvrda, pa glavna solinska crkva postaje ona na Otoku i u nju se prenosi štovanje Gospe.
Postoji i mišljenje da su zidovi južne Jelenine crkve, ili barem njihov važniji dio, bili sačuvani do godine 1875. Naime, povjesničari su proučavajući akvarele splitskoga slikara Petra Zečevića, koji prikazuju crkvu Gospe od Otoka oko godine 1840., prepoznali građevinu s elementima srednjovjekovnoga načina gradnje. Zaključili su da su stanovnici doseljeni nakon Kandijskoga rata u 17. stoljeću zatekli na Otoku stršeće zidove srednjovjekovne crkve te ih koristili za svoju dogradnju crkve koja je stajala sve do godine 1875. kada je izgorjela u požaru. Zadnju će riječ ipak dati tek sustavno istraživanje čitava Gospina otoka ili nalaz nekoga danas nepoznatoga srednjovjekovnog dokumenta. Jelenine crkve su možda bile oštećene godine 1242. kada Tatari napadaju Klis tražeći hrvatsko-ugarskoga kralja Belu Četvrtoga., kojega progone kroz čitavo kraljevstvo sve do Splita, pa kad ga nisu našli u Klisu ruše kuće i pljačkaju oko kliške tvrđave. Bribirski kneževi Šubići, novi gospodari Solina, početkom 14. stoljeća vjerojatno obnavljaju crkve, a dokumenti iz toga vremena spominju crkvu svete Marije kao mjesto oko kojega se okupljaju velikaši i gdje izdaju dokumente, mjesto gdje todobni Solinjani obilježavaju blagdan rođenja Blažene Djevice Marije – Malu Gospu.
U prvoj polovini 16. stoljeća počinju turski napadi na Solinsko polje, a godine 1537. Turci osvajaju Solin i Klis. Tadašnja ratna pustošenja, i ona u Ciparskom ratu godine 1571., učinila su trajnije življenje u Solinu vrlo nesigurnim, pa su vjerojatno i crkve tada ostale zapuštene i vremenom su bile djelomično ili potpuno srušene. To je pretpostavka na temelju općih pojava u krajevima koje su Turci osvojili, jer nema potvrda o tome.Mlečani su u Kandijskom ratu s Turcima godine 1647. osvojili Solin i dogodine Klis, pa je nova granica bila iza Klisa. Tada je vlast naselila u ovaj prostor nove stanovnike i oni postupno obnavljaju opustošena naselja i svoj vjerski život. Moguće je, kako smo već naglasili, da su oni na Otoku zatekli zidove srednjovjekovne crkve i koristili ih za dogradnju svoje crkve, posvećene Gospi, sredinom 17. stoljeća. Prvo krštenje u njoj zabilježeno je 8. rujna 1670. (na blagdan Male Gospe). Todobna je crkva bila nalik brojnim seoskim crkvama podignutim u Dalmatinskoj zagori nakon odlaska Turaka. Imala je skroman prostor za vjernike, na pročelju je imala zvonik na preslicu i vjerojatno je bila bez apside. Bila je ograđena zidom, a pored nje i u njoj su u 17. stoljeću počela ukapanja. Uskoro će, ali svakako prije 1808., dobiti i trijem ispred pročelja. Godine 1671. ucrtana je na karti, ali pod imenom svete Katarine, dok je na karti iz 1675. naznačena kao crkva Uznesenja Marijina, tj. Velike Gospe. Za sada nije poznato je li riječ o kratkotrajnoj promjeni titulara ili o pogrešci sastavljača karata.
Njezin je izgled sačuvan na akvarelima splitskoga slikara Petra Zečevića, nastalima oko godine 1840. Sredinom 19. stoljeća crkva je postala pretijesna za naraslo pučanstvo pa su je Solinjani kanili proširiti. Međutim, izgorjela je u požaru u noći između 21. i 22. travnja 1875. Crkveni je poslužitelj (remeta) ukrasio crkvu očekujući posjet cara Franje Josipa Prvoga koji je tada prolazio kroz Solin. I dok su uz cestu iščekivali carev dolazak, u crkvi nije ostao nitko pa su voštanice dogorjele i zapalile crkvu. Već sljedeće godine, po nacrtu splitskoga arhitekta Emila Vecchiettija, započela je gradnja nove crkve s klasicističkim obilježjima. Dovršena je i blagoslovljena 1. rujna 1878., a u sljedećim godinama je uređivana. Crkvu je 22. lipnja 1900. posvetio splitski biskup Filip Nakić. Kopajući temelje za novi zvonik u kolovozu 1898. radnici su naišli na ostatke temelja srednjovjekovne crkve i nadgrobni natpis hrvatske kraljice Jelene. Zbog tako važnih arheoloških nalaza zgradnja zvonika je odgođena pa je dovršen tek 1907. zauzimanjem bratovštine Gospe od Otoka i to na današnjem mjestu jugozapadno od Gospine crkve.Solinjani na Gospinu otoku godine 1936. podižu i župnu kuću. Početkom Drugoga svjetskog rata Otok zaposjeda talijanska vojska i na njemu gradi vojarnu u kojoj ostaje do pada Italije u rujnu 1943. Poslije rata tu se useljava jugoslavenska vojska, a Gospin otok napušta tek uspostavom hrvatske države.
Pripravljajući se za obilježavanje tisućite obljetnice Jeleninih crkava te trinaest stoljeća od prvih hrvatskih veza sa Svetom Stolicom i početka širenja kršćanstva među našim pređima desetine tisuća Hrvata katolika hodočastilo je Gospi od Otoka. Od 8. rujna 1975. kada je splitski nadbiskup Frane Franić najavio povijesne jubileje, pa do završnih svečanosti 12. rujna 1976. kada je zagrebački nadbiskup Franjo Kuharić molitvom zaključio zavjetna slavlja, Gospino su svetište pohodili vjernici iz svih hrvatskih biskupija. Završno slavlje je okupilo stotinu tisuća vjernika, 500 svećenika, 65 biskupa i kardinala te predstavnike Srpske pravoslavne crkve i islamske vjerske zajednice. Najveći doprinos obilježavanju velikih hrvatskih jubileja dao je tadašnji župnik don Tugomir Jovanović.
Solin je 26. kolovoza 1995., prvi put nakon devet stoljeća, ugostio hrvatskoga državnog poglavara. Tada je, svega nekoliko dana nakon slamanja velikosrpske pobune, prvi hrvatski predsjednik dr. Franjo Tuđman Vlakom slobode simbolički povezao hrvatski sjever i jug, te nakon posjeta Splitu pohodio Solin i Gospino svetište. Solinjani su imali posebnu čast susresti se s papom Ivanom Pavlom Drugim na Gospinu otoku 4. listopada 1998., kada je on u sklopu svojega drugog pastoralnog pohoda Republici Hrvatskoj hodočastio u ovo Gospino prasvetište. Sastao se s mladim kršćanima, njihovim vjeroučiteljima, svećenicima, biskupima i predstavnicima katoličkih udruga i pokreta. Njih pedeset tisuća pjesmom i molitvom pozdravljali su Svetoga Oca.
