Najcenniejszym zabytkiem Trzemeszna jest późnobarokowa bazylika mniejsza pw. Wniebowzięcia NMP. Została ona zbudowana na bazie wcześniejszych świątyń -romańskich i gotyckiej. Obecnie kościół jest trójnawową bazyliką z dwoma wieżami po stronie zachodniej.

Najcenniejszym zabytkiem Trzemeszna jest późnobarokowa bazylika mniejsza pw. Wniebowzięcia NMP. Została ona zbudowana na bazie wcześniejszych świątyń -romańskich i gotyckiej. Obecnie kościół jest trójnawową bazyliką z dwoma wieżami po stronie zachodniej.

Średniowieczne legendy jak i kroniki łączą początki miasta z klasztorem benedyktynów, który miał być założony przez św. Wojciecha. W klasztorze tym miały też zostać złożone szczątki męczennika po wykupieniu od Prusów przez Bolesława Chrobrego jego ciała. Współczesne badania historyczne i archeologiczne nie potwierdzają jednakże tych przekazów i każą łączyć dzieje miasta z klasztorem kanoników regularnych św. Augustyna, założonym na początku XII w. przez Bolesława Krzywoustego. To z fundacji tego władcy zbudowany został kościół romański. Bolesław Krzywousty nie doczekał jednak jego konsekracji, która nastąpiła w 1145 r. Kościół ten był później przebudowywany w stylu romańskim a po pożarach, które miały miejsce w II połowie XIV wieku zaistniała potrzeba przebudowy, tym razem w stylu gotyckim. Wreszcie w XVIII w. opat Michał Kosmowski podjął inicjatywę budowy kościoła w stylu rokokowym. Wzorując się na weneckim kościele Santa Maria della Salute (lub jak podaja inni na bazylie św. Piotra w Rzymie) znacznie powiększono budynek świątyni i zmieniono jej bryłę. Przebudowa trwała w latach 1761 -1791.
W 1945 roku świątynię dotknęła wielka tragedia, kościół został podpalony przez wycofujące się wojska niemieckie i jego bogaty wystrój uległ niemal całkowitemu zniszczeniu. Po wojnie mieszkańcy i parafianie podnieśli ze zgliszczy zniszczoną świątynię. Pełna rekonstrukcja rokokowych wnętrz nie została jednak jeszcze do dzisiaj zakończona. W 1969 roku papież Paweł VI nadał trzemeszeńskiej świątyni zaszczytny tytuł bazyliki mniejszej.

Centralnym miejscem świątyni jest podzielona na osiem pól kopuła (stąd zwana oktogonem) zwieńczona latarnią. Oktogon pokryty jest polichromiami, których głównym motywem jest motyw ofiary. Autorstwo malowideł przypisuje się Franciszkowi Smuglewiczowi. Przedstawione sceny nawiązują do opisów ofiar starotestamentowych jako zapowiedzi męki Chrystusa na krzyżu.

Do 1945 roku w centralnym punkcie świątyni znajdowała się konfesja św. Wojciecha, która została zniszczona w pożarze. Obecnie na miejscu tym umieszczony jest ołtarz z leżącą figurą świętego. Pod kopułą na czterech przęsłach znajdują się rzeźby ewangelistów.

W zachodniej części nawy głównej znajdują się pozostałości kościoła romańskiego zbudowanego w początkach XII wieku - romańskie kolumny oraz ściana zbudowana z kamiennych bloków. Nad chórem muzycznym zachowane zostały elementy wystroju gotyckiego – XV wieczne przęsło gwiaździste. Jak zauważa historyk sztuki Jacek Kowalski, jest to najstarsze zachowane tego typu sklepienie gotyckie w Wielkopolsce, jego budowniczy czerpali swoje inspiracje z gotyku angielskiego. Idąc nawą główną od strony chóru, na suficie oglądać można sceny z życia św. Wojciecha: męczeńską śmierć, wykupienie zwłok od Prusów oraz złożenie do grobu w Trzemesznie.
Zrekonstruowany ołtarz główny tworzą obraz przedstawiający Wniebowzięcie NMP oraz po jego bokach rzeźby św. Wojciecha i Archanioła Michała oraz św. Augustyna i Archanioła Gabriela. Na ścianach prezbiterium umieszczone są płaskorzeźby.

W świątyni znajdują się epitafia i nagrobki opatów trzemeszeńskich. Po lewej stronie przed prezbiterium widzimy ufundowany po 1593 roku nagrobek Aleksandra Mieleńskiego - opata i biskupa inflanckiego, dworzanina króla Zygmunta Augusta. Natomiast po prawej umieszczone jest epitafium opata Kosmowskiego z 1814 roku. W kaplicy bocznej po stronie wschodniej znajduje się epitafium ostatniego opata trzemeszeńskiego Edwarda Markowskiego. Nieco dalej, idąc w kierunku zachodnim, znajdujemy zachowany fragment muru po spaleniu w 1945 roku. W kościele można również zwiedzić niewielką wystawę poświeconą historii świątyni.

Na placu przed kościołem znajduje się późnobarokowa dzwonnica oraz klasycystyczna figura z 1782 roku. Natomiast po północnej stronie bazyliki znajduje się plebania przebudowana z dawnego pałacyku opackiego. Co ciekawe umieszczono w niej tablicę upamiętniającą pobyt w Trzemesznie kardynała Achille Ratti- nuncjusza papieskiego, późniejszego papieża Piusa XI.

Klasztor trzemeszeński był niegdyś bardzo bogato uposażony i posiadał niezwykle cenne zabytki ruchome. Niestety na skutek zawieruchy wojennej wiele z tych zabytków zaginęło lub zmieniło miejsce pobytu. Zachował się tylko ułamek z tego, co zgromadzono przez wieki. Trzeba jednak wspomnieć o kilku przedmiotach, mimo, że nie znajdują się już w Trzemesznie. Są to kielich św. Wojciecha z agatową czaszą wykonaną w Bizancjum w X w., kielich Dąbrówki z pateną z XII w. oraz trochę późniejszy kielich królewski. Są one obecnie w depozycie w skarbcu katedry gnieźnieńskiej. Z Trzemeszna pochodzi również pierwszy datowany polski kielich gotycki z 1351 roku ofiarowany klasztorowi przez Kazimierza Wielkiego (obecnie w zbiorach na Wawelu). W Trzemesznie jednakże gromadzono nie tylko złotnicze skarby. Bezcenne rękopisy powstałe w klasztorze kanoników regularnych możemy podziwiać dziś w Bibliotece Kórnickiej, na przykład skopiowane w XV w. przez Jana Złotkowskiego dzieło Witruwiusza O architekturze ksiąg dziesięć. Co ciekawe, Biblioteka Kórnicka posiada także najstarszy zachowany tekst Bogarodzicy, który również pochodzi z klasztoru w Trzemesznie.