A települést 1335-ben Sumlov néven említik először. 1352-ben már biztosan volt temploma. Az egykori Csíksomlyói gótikus templomot 1442 és 1448 között ferencesek építették a korábbi templom helyén Hunyadi János marosszentimrei győzelmének emlékére, a Sarlós Boldogasszony tiszteletére. 1530-ban és 1649-ben kápolnát építenek hozzá. 1553-ban, 1601-ben, 1661-ben, 1694-ben és 1705-ben ellenséges hadak dúlták fel. A súlyosan megrongált templomot 1802-ben le kellett bontani. A mai kegytemplomot 1802 és 1824 között építették barokk stílusban, belső berendezése 72 évig tartott. Madonna-szobra a 16. századi fafaragóművészet remeke, 1515 és 1520 között készülhetett, a korabeli Madonna-szobrok közül ez a legnagyobb. A templom melletti kolostorban 1630-ban már volt középfokú oktatás. A mai kolostorépület 1773 és 1779 között épült, könyvtára számos ősnyomtatványt őriz. 1876-ig Csík-, Gyergyó- és Kászonszék közigazgatási székhelye volt. Csíksomlyóhoz 1850-ben Várdotfalvát, 1941-ben Csobotfalvát csatolták. 1959 óta Csíkszereda északkeleti külvárosa.
A Csíksomlyói Római Katolikus Gimnázium első írásos említése 1630-ból való. Az 1661-es tatárdúlás után P. Damokos Kázmér a kolostort és a templomot helyreállítatta, majd 1667-ben az iskolát is újraalapította. 1720-1784 között játszották a diákok a híres csíksomlyói misztériumdrámákat, erre az időszakra tehető a csíksomlyói iskolai színjátszás virágkora.Az iskoladrámák bemutatásának missziós jellege is volt, nagy tömegeket vonzott Csíksomlyóra, az élmény és az ünnepi találkozás erősítette a katolikus székelység közösségi, összetartozási érzését.
A csíksomlyói búcsú története 1444-ig nyúlik vissza, amikor IV. Jenő pápa körlevélben buzdítja a híveket, hogy a ferencesek segítségére legyenek a templomépítésben. Az elvégzett munkáért cserébe búcsút engedélyezett. A székely nép Mária-kultusza azonban valószínűleg régibb időkig megy vissza, a „napba öltözött asszony” már a kereszténység felvétele óta a nép fő pártfogója és imáinak tárgya lehetett. A levélben a pápa is megemlíti, hogy a hívek nagy sokasága szokott összejönni ájtatosságnak okából és gyakorta nem szűnik meg Máriát tisztelni.
A csíksomlyói búcsú minden év pünkösdkor megtartott, több százezer résztvevős búcsú (vallásos esemény) .