Il Santuario è cresciuto lentamente nel tempo, demolendo e ricostruendo l’edifico, o via via ingrandendolo fino ad avere le dimensioni e la forma attuali. Il nucleo originario era una modesta chiesa campestre con il campanile posto sul lato meridionale adiacente l’antica casa canonica, che si sviluppava sul sedime dell’odierna fabbrica. Nel XIX secolo per poter ingrandire la chiesa si è modificato il suo orientamento di 90° e nel 1886, seguendo il progetto dall’architetto Boidi Trotti, venne aggiunta la navata centrale con le cappelle sormontate dai matronei. Il nuovo avancorpo era concluso dalla facciata in mattoni, cancellata dopo l’edificazione del nuovo fronte nel 1922.
Oggi l’edificio presenta una planimetria articolata con corpi aggettanti, fra cui la Rotonda, una cappella a pianta circolare dedicata al culto della Beata Vergine della Creta, mentre il corpo principale, anticipato da una facciata con pronao e soprastante terrazzo, è a tre navate intersecate da un transetto in cui bracci hanno terminazione absidata; il presbiterio ha un’abside semicircolare, circondata dagli annessi locali della sacrestia. Nel punto di incrocio fra la navata centrale e il transetto sorge la cupola, mentre le campate circostanti hanno copertura voltata a botte e a vela. Le strutture della chiesa sono in muratura portante di mattoni pieni. Le coperture, sorrette da una struttura lignea, sono poste a vari livelli, considerando quella della cupola, il tetto piano del pronao e i tetti di corpi minori, della sacrestia e dei corridoi di collegamento. L’orditura è di tipo alla lombarda con terzere che appoggiano su poderosi archi in mattoni che scaricano il peso alle sottostanti murature perimetrali. Le volte interne sono in muratura di spessore pari almeno a 12 centimetri, la loro geometria è a botte o a vela con costoloni di irrigidimento in corrispondenza dei catini dell’abside e del transetto.