La Basilica bitontina, dedicata e inaugurata nel marzo del 1973 dopo 15 anni di lavori di edificazione, possiede la reliquia delle braccia dei Santi Cosma e Damiano, custodita in apposito reliquario in argento dorato posto ai piedi dell'altare maggiore.

Il primo documento che attesta la presenza della reliquia è del 1572, data di svolgimento della Visita Pastorale di Mons. Musso.
Il culto dei Taumaturghi, secondo quanto risulta da alcune testimonianze iconografiche, è però introdotto in Bitonto fin dal XIV secolo per poi assumere, in epoca successiva, un raggio d'espansione non solo locale ma anche nazionale ed estero, specie a seguito della massiccia emigrazione bitontina verso il nord America, avvenuta nei primi decenni di questo secolo allorquando gli emigranti, lasciando la città d'origine, invocavano la protezione dei SS. Medici e portavano con sé la 'sacra immagine' per trasferirla nei luoghi di nuova residenza, come 'nell'Holy Face Monastery' di Clifton (New Jersey) dove è attiva l'associazione lacale 'Società SS. Cosma e Damiano'.

Le prime tracce della venerazione dei Santi in città rinviano al dipinto trecentesco inizialmente custodito nel catino absidale della chiesa di 'S. Leucio Vecchio' ubicato nel cuore del Centro Antico, dipinto attualmente collocato presso il Museo Pinacoteca Diocesano.
Al XIV secolo risale l'artistico bassorilievo in pietra raffigurante i Santi Medici ed alcuni devoti che ricorrono alla loro intercessione, originariamente situato nella cappella della famiglia Rogadeo ed oggi adibito a paliotto dell'altare posto nella cripta della nuova Basilica voluta dal vescovo Marena (1950 - 1978).
E' del XIV secolo la prima chiesa, ad aula unica, dedicata in Bitonto ai Santi (di cui oggi non rimane che il ricordo nei Registri Angioini e negli Atti delle visite Pastorali di Mons. Musso del 1549, di Mons. Carafa del 1624 e di Mons. Pierbenedetto del 1631, oltre che tracce nelle annotazioni catastali settecentesche) ubicata nei pressi della chiesa di S. Giorgio, anzi nel suo recinto, e aperta al culto fino al 31 gennaio del 1631 per essere infine profanata il 5 novembre 1676 dal vescovo Mons. Gallo.
Proprio in questa chiesa, secondo gli Atti della Visita Pastorale compiuta da Mons.Carafa nel 1624, furono inizialmente esposte in venerazione le due statue in pietra policroma di media statura raffiguranti i Santi, poi collocate nella cripta della Cattedrale ed oggi gelosamente custodite nel Museo Pinacoteca Diocesano per volere di Mons. Marena.

Nel 1631 il culto dei Santi si trasferisce dalla prima dimora nell'antica chiesa dei Santi Cosma e Damiano, contigua alla chiesa parrocchiale di S. Giorgio, il cui parroco, don Pisanelli, fa dipingere un quadro dei Santi dall'insigne artista Carlo Rosa e lo colloca sull'altare loro destinato.
Di qui, il 19 marzo 1963, le nuove statue con la sembianza dei Santi, fatte intanto realizzare ad intaglio nel 1733 da Giuseppe Carlo Minnuto ad opera di un valente artigiano di scuola napoletana, frattanto divenute oggetto di accentuato culto per gli eventi miracolosi verificatisi, vengono trasferite nel Santuario voluto da Mons. Marena, luogo di preghiera e di culto ma anche di testimonianze della carità, eretto a Basilica Pontificia Minore da Paolo VI (1963 - 1978) il 13 febbraio 1975.
La venerazione dei Santi Cosma e Damiano è stata anche segnalata da Giovanni Paolo II nel discorso ai Vescovi pugliesi del 20 dicembre 1986, come potente fattore di promozione di unità della Chiesa fra Oriente e Occidente.
La Chiesa diocesana di Bari - Bitonto è fra quelle che sono proprio in 'punto di contatto' fra le due Chiese sorelle latina e greco/ortodossa, e possono favorire la fraternità spirituale.

Ogni anno la città di Bitonto festeggia i SS. Medici Cosma e Damiano per ben due volte. La prima volta coincide con la solennità liturgica latina del 26 settembre. Già nei giorni precedenti i fedeli partecipano alle celebrazione liturgiche ed eucaristiche con inni, canti, preghiere e con l'assidua partecipazione alla Novena.
La seconda festa, definita 'esterna', ricorre la terza domenica di ottobre, fissata in quella data con decreto di Curia vescovile del 1733 per consentire alla popolazione rurale di portare a termine le attività legate alla campagna vinicola.
La festa esterna è basata sull'evento della processione, la tradizionale 'intorciata', con le sue forme di 'culto diretto' ed il caratteristico incedere dei fedeli, provvisti di grossi ceri, a piedi nudi.