Objet de remaniements et d'agrandissements successifs, elle fait l'objet de toutes les attentions de Stanislas Leszczynski nouveau Duc de Lorraine.
Dès la prise de possession des duchés de lorraine en 1737, Stanislas Leszczynski entreprend la démolition et la reconstruction de ce sanctuaire. Plusieurs raisons expliquent cette mise en œuvre rapide du chantier dans un lieu emblématique qui symbolise l'indépendance lorraine face aux ambitions étrangères :
Stanislas commande la construction de son mausolée à un jeune architecte Emmanuel Héré. La première pierre de l'église de Bonsecours est posée le 14 août 1738 par Mgr Bégon, évêque de Toul.
Emmanuel Héré, réalise ainsi l'une de ses premières œuvres terminée en 1741. Limité par l'espace disponible, il donne à la façade étroite cette forme très élancée. La hauteur est encore accentuée par un clocher, surmonté d'un toit bulbeux, couronné d'une flèche. Quatre colonnes engagées, d'ordre composite, proviennent du château de La Malgrange que le duc Léopold Ier de Lorraine avait commandé à Germain Boffrand et qui était demeuré inachevé. Les colonnes supportent un entablement et un attique que termine la tour. Dans l'entrecolonnement central s'ouvre une porte au-dessus de laquelle est ménagée une fenêtre, dont le cartouche se compose des armoiries de Stanislas et de la devise des minimes. La devise des Minimes "Caritas" rappelle que le sanctuaire avait été confié à l'ordre des Minimes. La façade est ornée dans la partie inférieure de niches où sont logés Saint Stanislas et Sainte Catherine.
L'église souffre beaucoup durant la Révolution. Les mausolées sont sauvés en raison de leur caractère artistique et transférés dans la chapelle de la Visitation transformée en musée. Dans la crypte les caveaux sont profanés, le plomb des cercueils envoyé à la fonte, et les corps enfouis dans un coin de la crypte.
L'église échappe cependant à la destruction. En 1806, le chœur est de nouveau restauré car les travaux ont été interrompus par la tourmente révolutionnaire, grâce au soutien de Mme de Bourgogne. En 1807, les monuments sont à nouveau installés dans le sanctuaire et les sépultures rétablies.
L'église reçoit maintes visites princières. Le comte d'Artois (le futur Charles X) vient, le 19 mars 1814, consacrer la Vierge. Il revient en novembre de la même année. En 1831, Louis-Philippe vient s'agenouiller devant la Vierge. L'impératrice Eugénie s'y rend en 1866. À plusieurs reprises, les Polonais se recueillent devant les restes de leur ancien roi.
Elle devient une simple annexe de l'église Saint-Pierre de Nancy, puis en 1841 l'église d'une maison de retraite pour les prêtres âgés du diocèse, d'où le nom de collégiale qu'on lui donne couramment.
Elle ne devient paroisse qu'en 1844, grâce à l'abbé Morel. Il entreprend la restauration complète de l'édifice et agrandit le chœur en 1862. Le pape Pie IX, offre en 1865, un diadème, surmonté d'une croix de Lorraine, tenu par deux anges symbolisant l'un la France et l'autre la Lorraine. À cette occasion du couronnement de la statue de la Vierge, de grandes fêtes consacrent cette faveur accordée par le pape Pie IX.
Le sanctuaire est devenu indissociable de l'histoire de la Pologne. D'illustres personnalités ou de simples citoyens polonais de passage se recueillent sur le cénotaphe de Stanislas.