Najstarsza dotychczas odnaleziona wzmianka o organach w kościele św. Mikołaja w Grudziądzu pochodzi z 1591 roku. Wtedy burmistrz miasta Nickel Ackerbaum sfinansował remont instrumentu, chrzcielnicę oraz przetopienie dzwonu¹. W pierwszej połowie XVII wieku Grudziądz był areną zaciętego konfliktu między katolikami i luteranami. Wśród różnych form represji względem drugiej z wymienionych grup wymienia się zarekwirowanie głośniejszych rejestrów z organów w ewangelickiej sali modlitwy celem powiększenia organów w farze². Ponadto dokumenty wizytacyjne z 1647 roku zawierają krótką informację o obecności instrumentu w kościele³. Można przypuszczać, że wszystkie trzy wzmianki dotyczą tych samych organów. Prawdopodobnie spłonęły one podczas potopu szwedzkiego w roku 1659⁴.

Kolejny instrument wybudowano być może jeszcze w drugiej połowie XVII wieku. W spisie inwentarza z 1718 roku widnieje informacja Organum non pridem reparatum, eget tamen in aliquibus reparatione (organy były niedawno remontowane, jednak częściowo wymagają dalszej naprawy)⁵. Akta wizytacyjne z 1744 roku informują natomiast: Chorus Musicalis more antiquo sed eleganti exstructo in quo exstant organa et pedalia per modernum prepositum ab annis 6 reparata (na chórze muzycznym wykonanym w dawnym, lecz eleganckim stylu, znajdują się organy z pedałem naprawione około 1738 roku staraniem ówczesnego prepozyta)⁶. Wizytator w 1786 roku odnotował, że instrument miał 8 głosów⁷. Prawdopodobnie organy w niezmienionej formie dotrwały do XIX wieku; w 1817 roku przedstawiciele parafii zwrócili się do władz pruskich z zamiarem sprzedaży obligacji, a uzyskane w ten sposób środki miały zostać przeznaczone na remont organów. Taką potrzebę argumentowano faktem, iż instrument nie był ulepszany od ponad 100 lat⁸. Następny remont organów, obejmujący dobudowanie jednego głosu, przebudowę miechów oraz wykonanie nowego chóru miał miejsce w 1850 roku. Prace przy instrumencie powierzono wówczas Eduardowi Schefflerowi, grudziądzkiemu organmistrzowi⁹.

Pod koniec lat 70. XIX w. podjęto działania w kierunku budowy nowych organów. Nie sposób nie zauważyć, że dotychczas istniejący instrument był wiekowy, a ponadto niewielki w stosunku do kubatury kościoła. W 1878 roku Scheffler przedstawił ofertę na budowę 14-głosowych organów, z wykorzystaniem niektórych części starego instrumentu¹⁰. Kosztorys przedstawił również August Terletzki z Elbląga, finalnie jednak zdecydowano się powierzyć budowę organów firmie Wilhelma Sauera z Frankfurtu nad Odrą. W ofercie Sauera z 1884 roku widnieje następująca, 22-głosowa dyspozycja¹⁰:

Manualkoppel, Pedalcoppel, Collectivpedal, Evacuant, Calcantenglocke

Instrument wybudowano w 1886 roku jako opus 451, przy czym koszt budowy został pokryty przez parafię oraz w 1/3 przez rząd pruski. Organy miały mechaniczną trakturę gry i rejestrów oraz wiatrownice stożkowe. Strojenia i naprawy miały miejsce w 1909 i 1915 roku¹¹. W 1917 roku 37 piszczałek prospektowych zostało skonfiskowanych na cele wojenne. Uzupełnił je w roku 1925 Mieczysław Wybrański z Bydgoszczy, dokonując również niezbędnych napraw i strojenia¹². W 1930 roku firma Josepha Goebla z Gdańska zainstalowała dmuchawę elektryczną marki Meidinger^11,12. Ta sama firma dokonała czyszczenia i strojenia organów w 1940 roku¹². Organy Sauera doszczętnie spłonęły w pożarze kościoła w roku 1945.

Już w 1946 roku, w czasie odbudowy fary po zniszczeniach wojennych, podjęto pierwsze próby pozyskania organów do kościoła. Początkowo planowano sprowadzenie instrumentu z kościoła ewangelickiego w Nowym Stawie, nie doszło to jednak do skutku¹³. W grudniu 1947 r. za pośrednictwem Urzędu Likwidacyjnego zakupiono używaną fisharmonię firmy Schiedmayer jako instrument tymczasowy¹². Ostatecznie w 1950 r. wykonanie nowych organów powierzono firmie Józefa Sobiechowskiego z Bydgoszczy. Budowa nie ruszyła jednak od razu, a jedną z przyczyn były problemy z pozyskaniem materiałów. W 1951 roku zdecydowano o zakupie 12-głosowych, pneumatycznych organów firmy Schlag & Söhne z grudziądzkiego seminarium nauczycielskiego, których piszczałki posłużyły do budowy organów Sobiechowskiego¹⁴. Podczas odbioru organów 28 września 1952 roku zainstalowanych było 26 głosów; z uwagi na problem z dostępnością odpowiednich materiałów nie wykonano zaplanowanych głosów językowych (Trąba 8’ w manuale I, Vox humana 8’ w manuale II oraz Puzon 16’ w pedale), zaś Violon 16’ w sekcji pedału miał zostać dostarczony przez Sobiechowskiego w nieodległym czasie. Organy miały pneumatyczną trakturę gry i rejestrów oraz wiatrownice stożkowe. Dyspozycja była wówczas następująca¹²:

Połączenia: II-I, I-P, II-P, Super II, Sub II-I
Piano, Mezzoforte, Forte, Tutti, Wył. chór. flet., Crescendo, Tremolo I, Tremolo II

W późniejszych latach do I manuału dobudowano Salicet 8’, do II manuału Oboe 8’, zaś do pedału Violon 16’ oraz Pryncypał 8’. Zamieniono również miejscami Rożek 4’ i Flet leśny 2’¹⁵. Prospekt organów był grający, bez górnej obudowy stolarskiej i przesłaniał ostrołukowy portal oddzielający nawę główną kościoła od pomieszczenia wieży (rozwiązanie zastosowane przez Sobiechowskiego również w bazylice w Chojnicach). Bezpośrednio za prospektem znajdowała się sekcja manuału I, zaś pod nią wolna przestrzeń otwarta do nawy kościoła, przeznaczona dla chórzystów. W głębi pomieszczenia wieży, za płycinową ścianą, usytuowana była sekcja manuału II w szafie ekspresyjnej oraz sekcja pedału.

Po kilkudziesięciu latach eksploatacji instrument był w niezadowalającym stanie technicznym, przede wszystkim ze względu na obecność szkodników drewna. Zaistniała zatem potrzeba przebudowy instrumentu, a okazją ku temu było nadchodzące 60-lecie odpustów maryjnych w farze oraz 10. rocznica ustanowienia sanktuarium diecezjalnego. Projekt modernizacji wykonał Marian Dorawa, wykonawcą był organmistrz Krzysztof Grygowicz z Janówka k. Tarczyna, zaś konstrukcję stalową chóru wykonała firma Animar z Grudziądza. W lipcu 2012 r. przystąpiono do demontażu organów. Prace remontowe trwały do 2014 roku i obejmowały wykonanie nowej szafy organowej i chóru, zmianę traktury na elektryczną i przekształcenie dyspozycji. Użyto części organów Sobiechowskiego, które nadawały się do dalszego funkcjonowania. Część dobudowanych rejestrów oraz kontuar firmy Speith pochodzą z innych instrumentów. W pierwszym etapie przebudowy powstała szafa główna, natomiast w drugim powiększono emporę organową i zbudowano pozytyw. Balustrada jest ozdobiona herbami: diecezji toruńskiej, bp. Andrzeja Suskiego oraz papieża Benedykta XVI, który wyniósł kościół do rangi bazyliki. 7 września 2014 r. bp Andrzej Suski poświęcił instrument.

Rozmieszczenie sekcji jest następujące:

• Pedał: stronami C-Cis na wiatrownicy w tylnej części szafy organowej, z wyjątkiem trzech głosów: Subbas na dodatkowej wiatrownicy sterowanej elektrycznie za sekcją manuału I, Pryncypałbas: siedem największych piszczałek na klocach przed wiatrownicą pedałową (powietrze doprowadzane z maszynek pneumatycznych), pozostałe piszczałki w prospekcie oraz na wiatrownicy stojącej za nim, Oktawbas w prospekcie i na wiatrownicy za prospektem;
• Manuał I: prostopadle do prospektu, po jego prawej stronie, piszczałki w porządku chromatycznym;
• Manuał II: prostopadle do prospektu po lewej stronie o układzie C-Cis;
• Manuał III: pozytyw na balustradzie chóru, stronami C-Cis.

Dmuchawa elektryczna zasila dwa miechy pływakowe umieszczone przed wiatrownicą sekcji pedału, ponadto pod poszczególnymi wiatrownicami znajdują się miechy kompensacyjne. Wszystkie wiatrownice są klapowo-zasuwowe. Organy są obecnie w dobrym stanie technicznym, usterki są na bieżąco naprawiane, regularnie odbywa się strojenie. Instrument jest używany do celów liturgicznych i koncertowych.