Bez wątpienia najważniejszym zabytkiem Trzemeszna jest późnobarokowa bazylika pod wezwaniem Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny. Łączy w sobie elementy wcześniejszych założeń architektonicznych, a prócz wystroju rokokowego widoczne są ślady budowli romańskich i gotyckiej. Jej potężna kopuła jest widoczna z daleka i szczególnie pięknie prezentuje się z przeciwległego brzegu jeziora.
Z Trzemesznem związana jest legenda, sięgająca do najdawniejszych czasów piastowskich. To właśnie tutaj miało zostać złożone ciało Świętego Wojciecha, po wykupieniu go z rąk Prusów przez Bolesława Chrobrego, a przed przeniesieniem do Gniezna. O historii tej przypomina rzeźba świętego w ołtarzu.
Widoczne na ścianach malowidła nawiązują do motywu ofiary ze starego i nowego testamentu. W części wschodniej widzimy zrekonstruowany ołtarz główny, który tworzą przypisywany Franciszkowi Smuglewiczowi obraz przedstawiający Wniebowzięcie Najświętszej Marii Panny oraz rzeźby św. Wojciecha, Archanioła Michała, św. Augustyna i Archanioła Gabriela. Franciszek Smuglewicz był również twórcą przepięknych zdobień kopuły, będącej najbardziej charakterystycznym elementem bazyliki.
Na placu przed kościołem zobaczyć można późnobarokową dzwonnicę oraz klasycystyczną figurę z 1782 roku. Nie zachowało się natomiast wiele z zabudowań klasztornych – pałac opacki został przebudowany i pełni rolę plebanii.
