La Chiesa Matrice di Alberobello è consacrata all'Immacolata Concezione e ai Santi Cosma e Damiano, patroni del comune con decreto pontificio da parte di Pio IX del lunedì 22 maggio 1854.

Il loro culto fu introdotto nel 1636 dal conte Giangirolamo II, di cui né era devoto a motivo di una ipotetica grazia ricevuta da sua moglie Isabella da Rocca Padula durante la gravidanza con la quale diede alla luce il primogenito, Cosimo Duca di Noci, infatti fu l'unico d'Acquaviva a possedere questo nome. Prima dell'istituzione della parrocchia, la cappella, risalente tra il 1609 e il 1636, dipese dalla parrocchia matrice di Noci sino al 16 marzo 1814. 

Il vescovo di Conversano Mons. Gregorio Falconieri la riconobbe come santuario il 12 settembre 1938 e il 18 febbraio 2000 papa Giovanni Paolo II la elevò a basilica minore.

L'edificio attuale, in stile neoclassico di pianta a croce latina, risale nel 1880 circa. Sostituì una cappella risalente alla prima metà del Seicento e si presuma consacrata alla Madonna delle Grazie con sotto l'ossario, denominato "Salvo". Fu raddoppiata nell'anno giubilare del 1725, allungata nel 1784 con sacrestia detta del "Moro" e nel 1852 in formazione dei due transetti, il vecchio campanile realizzato nell'anno giubilare del 1875.

Il progetto, voluto fortemente nel 1881 dall'amministrazione comunale dal prof. Nicola Agrusti, fu redatto dell'architetto alberobellese Antonio Curri ed ebbe il benestare del parroco Mons. Domenico Morea. Il preventivo iniziale fu di 16.000 lire, ma la realizzazione costò 32.700 lire. 

La prima pietra fu posta la domenica 12 novembre 1882 e i lavori durarono quasi tre anni. La nuova facciata e transetto centrale furono aperti al culto il 20 Settembre 1885 in occasione della festa dell'Addolorata, in cui fu posta la epigrafe sull'ingresso; anche se la sua realizzazione era largamente incompleta.

L'interno della navata completata a fine '800, l'abside nei primi del '900, la sacrestia vecchia fu demolita e ricostruita quella nuova e restaurata e completata nel 1968, nel 1935 fu aperto il cappellone del SS. Sacramento, il braccio sinistro completato nel 1948 e il quello destro nel 1956, mentre la prevista cupola ottagonale, di cui nel 1960 fu realizzata la base ottagonale, non è mai stata realizzata.

La chiesa custodisce, in primis, le reliquie dei Santi Titolari, festeggiati dal 25 al 28 settembre.

La Chiesa a Trullo fu edificata tra il 25 marzo 1926 e il 10 maggio 1927 su un terreno della signora Antonia Cammisa vedova Locorotondo, situato in Via Monte Pertica e dal 5 gennaio 1945 divenne la seconda parrocchia di Alberobello, staccandosi dalla Chiesa Madre.

L'edificio, che è a pianta a croce greca, riproduce le fattezze dei trulli presenti in Alberobello. 

La cupola è alta 21 metri mentre il campanile accanto è alto 18,3 metri e ospita, dal 2018 ben sei campane. L'apparato decorativo interno include opere del pugliese Adolfo Ugo Rollo.

La storia di questi edifici molto particolari è (forse) legata alla pragmatica de Baronibus, un editto del Regno di Napoli del XV secolo che sottoponeva a un tributo ogni nuovo insediamento urbano.

I conti di Conversano, gli Acquaviva d'Aragona proprietari del territorio su cui sorge oggi Alberobello con la domus estiva che si chiamava Difesa De Le Noci al confine con il territorio del ducato di Martina Franca dal 15 maggio 1481, imposero allora ai contadini inviati in queste terre di bonifica e messa a coltura dei nuovi terreni di edificare a secco, senza utilizzare malta, le loro abitazioni, in modo che esse potessero configurarsi come costruzioni precarie e non, almeno formalmente, a dimore appartenenti a un insediamento urbano permanente, in modo da esentarlo dal tributo.

Dovendo quindi utilizzare soltanto pietre, i contadini trovarono la soluzione migliore nella forma rotonda o quadrata con tetto a falsa cupola, composto di cerchi di pietre sovrapposti. 

I tetti sono abbelliti con pinnacoli decorativi, che secondo molti rappresentavano la firma del maestro trullaro che aveva costruito (o restaurato) il trullo, la cui forma è ispirata a elementi simbolici, mistici e religiosi o profani, risalenti dal periodo fascista.

È uno dei trulli più grandi nel centro urbano alberobellese, affacciato nella piazza Sacramento, è alto quattordici metri; in origine, era un semplice trullo di campagna, e dal 1916 è stato denominato "Trullo Sovrano" dallo studioso locale Giuseppe Notarnicola. 

Dai proprietari famiglia Perna (Perta), nella seconda metà del XVIII Secolo, fu notevolmente ampliato divenendo una Corte e finito di realizzare con atto notarile sabato 15 aprile 1797, che attesta che la Corte fu realizzata con l'impiego di malta e pertanto in violazione della Prammatica de Baronibus. 

Fu sede della confraternita del Santissimo Sacramento dal 1826 al 1837, quando venne raffigurato in prossimità dell'ingresso un ignoto affresco del Calvario. Dopo, per breve tempo, fu sede della farmacia di Alberobello gestita dal farmacista Federigo (Federico) Chiarelli. 

Nel 1861 fu acquistato dai fratelli Sumerano Giuseppe e Antonio. Nel 1923 divenne Monumento Nazionale e nel 1928 fu realizzata la pavimentazione della piazza. Dal 1994 è adibito a casa museo.

Durante il periodo estivo, il Trullo Sovrano ospita piccoli spettacoli teatrali, concerti e numerosi altri eventi culturali.

Alberobello è universalmente conosciuta come la capitale dei trulli, le caratteristiche abitazioni di pietra, note in tutto il mondo per la loro straordinaria unicità.

L'UNESCO ha annoverato i trulli di Alberobello tra il patrimonio mondiale dell'umanità.