Budowę kaplicy Bożego Grobu rozpoczęto w 1697 roku. Prepozytem konwentu przeworskiego bożogrobców był wówczas Aks. Franciszek Chodowicz. Jest to kaplica w stylu renesansowym, zbudowana na rzucie kwadratu, z kopułą na pendentywach i opatrzona wysmukłą latarnią. Została konsekrowana w 1727 roku. Różni się od powszechnie stosowanego w tym czasie typu kaplic głównie dużymi rozmiarami oraz podciągnięciem wysoko murów w formie drugiej kondygnacji w miejsce bębna. Niewątpliwie zaważyła tu chęć umieszczenia wewnątrz, na wzór macierzystego klasztoru w Miechowie, kopii jerozolimskiego Grobu Chrystusa.
  
   Wygląd przeworskiej kaplicy Grobu Pańskiego na przestrzeni wieków uległ znacznym zmianom. Dotyczy to także w pewnej mierze samego grobu Chrystusa. Zachowanego do naszych czasów opisu kaplicy zajmował Grób Pański, posiadający w swym wnętrzu mensę ołtarzową. Grób składał się z dwóch części: tzw. Kaplicy Adama i właściwej komory grobowej. Tam znajdowała się wspomniana wyżej mensa ołtarzowa. Tylną ścianę Grobu stanowił wielobok, podzielony ślepymi arkadami wspartymi na kolumienkach. Płaski dach zwieńczało drewniane tempietto o 6 arkadach dźwigających kopułę.

   W kaplicy przy bocznych ścianach znajdowały się dwa ołtarze: z prawej strony ołtarz Zdjęcia Pana Jezusa z Krzyża, z lewej ołtarz Nawiedzenia Grobu przez św. Marię Magdalenę. Na sklepieniu kaplicy namalowane były różne przedstawienia Grobu Chrystusowego. Prowadzone prace renowacyjne ukazały malowidła ścienne pochodzące prawdopodobnie z początku XVII wieku.

  Po śmierci w 1846 roku ostatniego członka Zakonu Bożogrobców w Przeworsku, Kaspra Mizerskiego, kaplica przez okres następnych niemal 120 lat była praktycznie zapomniana. Dopiero w 1969 roku z inicjatywy ówczesnego ks. Prałata Adama Ablewicza, została przywrócona do dawnej świetności. W pierwszej kolejności uporządkowano podziemia z grobami książąt Lubomirskich. Sprowadzeni z Leżajska sztukatorzy odtworzyli wspaniałe sztukaterie kaplicy wykonane przez Fryderyka Baumana. Ściany kaplicy zostały blichowane, tzw. otynkowane gipsem alabastrowym. Całość prac malarskich została wykonana w 1968 roku w kolorze białym i kremowym.
 
   W trakcie prac renowacyjnych została odkryta spod warstwy tynku polichromia, obejmująca całą północną ścianę kaplicy. Pochodzi ona z 1821 roku i przedstawia zmartwychwstałego Chrystusa. Stanowi piękne tło dla Grobu Pańskiego, podkreślając jednocześnie wymowę teologiczną Grobu jako miejsca zmartwychwstania. Polichromia ta jest dziełem miejscowego artysty N.Jopińskiego.   

 

   Do wnętrz kaplicy prowadzą odrzwia z czarnego marmuru, na której w górnej części znajduje się napis będący fragmentem proroctwa Izajasza:"Et erit sepulhrum eius Gloriosum". Przejście zamyka barokowa krata o matowych roślinach. 

 

  Kaplica posiada następujące wymiary: 13 m długości, 12 m szerokości i 27 m wysokości, licząc do szczytu wieńczącej kaplicy kopuły. Na osi arkady wejściowej znajduje się płaskorzeźba orła z rozpostartymi skrzydłami i przerzucona girlandą z liści dębowych. Na końcach tej girlandy autor umieścił tarcze herbowe z mitrami księżycowymi. Pierwsza z nich to tarcza z herbem Lubomirskich - Średniowa bez krzyża, druga z herbem Czartoryskich - Pogoń Litewska. Przy ścianach bocznych znajduję się dwa ołtarze:  z lewej strony ołtarz Chrystusa ukrzyżowanego ze srebrną koroną z przełomu XVII i XVIII wieku, z prawej Matki Bożej pani Przeworskiem z  XVIII wieku. Ewenementem tego ołtarza jest fakt iż posiada on dwie korony podarowane od przeworszczan za dokonane cuda. Oba te ołtarze zostały odremontowane podczas renowacji kaplicy w 1968 roku. Przy wejściu do kaplicy wiszą dwa obrazy pochodzące z XVI wieku. Pierwszy z nich przedstawia "Zdjęcie z Krzyża", drugi natomiast "Złożony do grobu".

 

  W części północnej kaplicy znajduje się Kaplica Bożego Grobu z Jerozolimy. Najprawdopodobniej wzorem dla przeworskiej kopii Sepulhrum Domini były relikwiarze w kształcie Grobu Jerozolimskiego, podarowany kardynałowi Andrzejowi Batoremu, ówczesnemu generałowi bożogrobców przez Karola Boromeuszka, w 1584 roku. Relikwiarz ten odzwierciedla wygląd Grobu Pańskiego po renowacji dokonanej w 1555roku przez franciszkanów.

 

   Boży Grób w kaplicy przeworskiej bazyliki został wzniesiony z cegły. Komora grobowa jest znaczniej szersza od podniesienia. Od strony zachodniej zamyka ja półkolista absyda. Przedsionek posiada sklepienie krzyżowe, przy czym jego część zachodnia nie jest sklepiona. Ściany zewnętrzne dzieli 14 pilastrów, 10 na części mieszczącej właściwy grób oraz 4 na przedsionku. Pilastry na komorze grobowej są balasowo wyburzone, co upodabnia je do kolumn. Łączą się one za pomocą profilowanych arkad zamkniętych półkoliście. Na ścianie zewnętrznej Grobu został wkomponowany złoty relikwiarz w kształcie krzyża jerozolimskiego, który zawiera kamień z Groby Chrystusa w Jerozolimie. W trakcie wspomnianej renowacji został usunięty płaski dach nad komorą gazową wraz z wysoką ośmioboczną latarnią z balustradą w danej części wieńczoną kopułą. Staraniem ks. prał. Adama Ablewicza, proboszcza parafii  w Przeworsku w latach 1964 - 1989 Ojciec Święty Jan Paweł II 29 grudnia 1982 roku nadał kościołowi Ducha Świętego tytuł bazyliki mniejszej. Sanktuarium Bożego Gronu w Przeworsku w Roku Jubileuszowym 2000 zostało ustanowione przez biskupa diecezji przemyskiej ks. Józefa Michalika kościołem stacyjnym.