Die fünfte und letzte Kirche wird als die eigentliche Sola-Basilika bezeichnet. Die in der älteren Forschung übliche Datierung auf die erste Hälfte des 9. Jahrhunderts ist heute widerlegt. 838/39 wurde durch den ehemaligen kaiserlichen Hofkaplan Gundhram als Propst der Leichnam Solas in einer aus Kalkstein gemauerten Tumba (Hochgrab) neu beigesetzt. Ein nach dem Abriss großer Teile der Basilika in die benachbarte St.-Veits-Kirche integrierter frühromanischer Glockenturm wurde im 11. Jahrhundert an der Südwand errichtet. Für 1720 ist ein Flügelaltar mit Darstellungen von Wundern des hl. Sola nachgewiesen, der 1734 bei einer Renovierung der Sola-Basilika entfernt wurde. Das Bauwerk wurde 1782/1783 teilweise abgerissen. Die evangelische St. Veitskirche wurde in unmittelbarer Nähe und teilweise auf Resten der Basilika im Markgrafenstil erbaut und 1785 eingeweiht. Das Grab wurde am 14. September 1828 geöffnet, es wurde jedoch kein Leichnam gefunden. Von 1961 bis 1966 sowie von 1974 bis 1979 fanden archäologische Ausgrabungen der Universität Heidelberg statt. 1977 wurde zu der noch vorhandenen Säulenreihe eine zweite in Kopie errichtet; die originalen Rundsäulen mit Kapitellen sind in das Archäologische Museum München verbracht worden. Dort befindet sich das vermutlich zur Sola-Basilika gehörende sogenannte „Solamedaillon“, ein Rundrelief mit der Darstellung eines Fackelträgers, dessen Deutung nach wie vor ungeklärt ist. In den 1970er Jahren wurde die Basilika erstmals überdacht. Diese Überdachung wurde 1997 durch eine neue ersetzt. Seit 1997 ist auch der abgebrochene Ostflügel der Klosteranlage durch ein Grundrissbodenrelief aus Jurapflaster im Garten sichtbar markiert. Von 1991 bis 1996 wurde die Basilika restauriert.