Un tombeau sur la route d'accès à la localité romaine de Tenedo, une memoria (chapelle funéraire), une première église du Ve s., une communauté de clercs chargés d'entretenir le tombeau et d'accueillir les pèlerins, enfin un monastère: telles furent les premières étapes du culte de sainte Vérène à Z. durant l'Antiquité tardive et le haut Moyen Age. En 881, l'empereur Charles III donna à sa femme Richardis, à titre d'usufruit, le petit couvent qui, après la mort du couple (av. ou vers 900), revint à l'abbaye de Reichenau. Quand celle-ci, appauvrie, vendit Z. à l'évêque de Constance, avec les droits de basse justice (1265), la transformation en chapitre avait déjà eu lieu.
L'évêque Rodolphe de Habsbourg-Laufenbourg réorganisa le chapitre en 1279, qui comprit dès lors dix chanoines: cinq prêtres, deux diacres et deux sous-diacres, pourvus de prébendes aux revenus égaux, ainsi qu'un prévôt, qui avait droit à deux prébendes; seul à n'être pas soumis à l'obligation de résidence, ce dernier (au début, il s'agissait généralement d'un chanoine du chapitre cathédral de Constance) dirigeait les affaires temporelles, tandis que les affaires spirituelles dépendaient du doyen. L'évêque attribuait les dignités. Certains chanoines étaient issus de la noblesse ou appartenaient (surtout au XIVe s.) à la classe des ministériaux, mais la majorité venait de familles bourgeoises du diocèse de Constance. Les conséquences économiques de l'incendie de 1294 se firent sentir pendant plus d'un demi-siècle.
Du chapitre de Sainte-Vérène relevaient au spirituel la paroisse de Z. avec Unterendingen, Oberendingen, Tegerfelden et les filiales de Rekingen et Mellikon, la paroisse de Klingnau avec ses filiales (Grossdöttingen, Koblenz et Würenlingen), ainsi que Baldingen. Les possessions, cens et dîmes se répartissaient, au bas Moyen Age, sur un territoire qui allait de l'Aar à l'ouest jusqu'à la ligne Schneisingen-Kaiserstuhl à l'est, englobant le Surbtal au sud. Le chapitre détenait en outre des droits au nord du Rhin (entre Waldshut et Rheinheim, ainsi que dans les Wutachtal, Steinatal et Schlüchttal). Les Verener sont attestés dès 1010: il s'agit de serfs que leurs maîtres nobles avaient donnés au chapitre; dispersés sur tout le territoire où l'on honorait sainte Vérène, ils étaient particulièrement nombreux dans le sud de l'Allemagne, entre la Forêt-Noire et Donaueschingen.
La première chapelle érigée sur le cimetière romain empiéta sur la route existante ou força à la dévier légèrement vers le nord-est, ce qui suggère que le culte de sainte Vérène pourrait remonter à l'Antiquité tardive. Le pèlerinage est attesté dès le IXe ou Xe s.; il gagna sans cesse en importance au cours du Moyen Age et le développement des foires de Z. au bas Moyen Age lui est lié.
Avec la conquête de l'Argovie (1415), Z. passa sous la souveraineté des Confédérés. En vertu d'une donation du pape Jules II (1512), ceux-ci eurent le droit de repourvoir les places vacantes un mois sur deux, en alternance avec l'évêque de Constance (ils privilégièrent les patriciens de Suisse centrale; tandis que le prélat nomma surtout des nobles d'Allemagne du Sud). A la Réforme (1529), les iconoclastes s'en prirent à la collégiale et à l'église paroissiale; en 1531-1532, les chanoines s'exilèrent brièvement à Waldshut en Autriche antérieure. Les réformes tridentines ne s'imposèrent que lentement; dans la première moitié du XVIIe s. encore, quelques chanoines vivaient en concubinat. Cela suscita des interventions non seulement du nonce et de l'évêque, mais aussi de la Diète. Le chapitre dut s'acquitter de gros tributs durant la guerre de Trente Ans; il fut pillé lors des deux guerres de Villmergen (1656 et 1712).
Après la fondation de la République helvétique (1798), le chapitre souffrit de l'abolition des dîmes et des droits féodaux, de la confiscation des biens d'Eglise et d'une perte temporaire de son autonomie administrative. Ses droits de collation passèrent au gouvernement helvétique en 1800 et au canton d'Argovie en 1804. Par un concordat signé en 1813 entre l'évêque et le canton, il fut transformé en établissement pour ecclésiastiques âgés. Placé sous l'administration de l'Etat en 1846, il fut définitivement supprimé le 17 mai 1876 par un décret du Grand Conseil argovien; l'ancienne collégiale fut remise en 1882, comme paroissiale, à la commune ecclésiastique catholique.
L'histoire architecturale de la collégiale est bien étudiée. Lors d'une première transformation, l'église-salle du Ve s., avec transept et abside, fut pourvue d'un chœur trapézoïdal avec pièce annexe. Elle fit place, sans doute dans la seconde moitié du VIIIe s., à une église-salle nettement plus grande, avec abside semi-circulaire, considérée comme la première église de la communauté. Celle-ci fut agrandie dans une première phase par un narthex à l'ouest et par un chœur carré à l'est; dans une seconde phase, on démolit le narthex pour prolonger la nef sur le terrain ainsi gagné et l'on fit un nouveau porche. Cet édifice s'étant écroulé, on bâtit autour de 1000 la basilique romane dont la nef existe encore au XXIe s. Le chœur reconstruit après l'incendie de 1294, consacré en 1347, reprit la structure de tour à trois niveaux de son prédécesseur roman (crypte à plusieurs nefs abritant le tombeau de la sainte, étage du maître-autel, clocher avec lanterneau). La nef médiane est ornée de tableaux du Zougois Kasper Letter représentant la vie de sainte Vérène (XVIIe s.). La réfection baroque (1732-1734), conduite par Giovanni Gaspare Bagnato, élargit la zone des autels latéraux grâce à l'adjonction de chapelles au nord et au sud, éleva le chœur des chantres au niveau du maître-autel, remplaça le jubé gothique par une grille et créa la tribune de l'orgue. Des restaurations eurent lieu en 1900 et 1975-1976.