La chiesa, orientata a nord-ovest, è ad impianto basilicale a tre navate con transetto contenuto nella larghezza della chiesa e terminazione absidale emiciclica su tutte e tre le navate.
La facciata principale è anticipata e in parte nascosta dall’imponente grotta di Lourdes, costruita precedentemente.
Gli esterni in laterizi facciavista con fasce e cornici in muratura intoncata presentano una zoccolatura in ceppo.
La facciata principale a salienti denuncia l’articolazione interna a tre navate e presenta, al di sopra dell’unico portale architravato presente in facciata (gli altri due ingressi si aprono sui fianchi laterali in prossimità della stessa) tre monofore con vetrate artistiche che rappresentano l’Immacolata tra i Santi Ambrogio e Carlo Borromeo inquadrate da un arco a tutto sesto leggermente aggettante rispetto al profilo dell’ingresso sottostante a guisa di protiro.
La lunetta che ne deriva è decorata a mosaico con raffigurata la Madonna pastora fra gli agnelli. In sommità alla faccita è collocata una statua di angelo che regge una croce. Internamente l’ampia e imponente navata centrale è divisa dalle laterali da un tozzo colonnato che sostiene una archeggiatura a tutto sesto sopra la quale si sviluppa una imponente muratura caratterizzata da una fascia piena, decorata con la processione dei vescovi, e una seconda fascia ritmata da monofore aperte nelle singole campate e incorniciate da una archeggiatura leggermente accennata che va ad impostarsi con delle minime paraste sulle colonne sottostanti.
Rialzati da una ampia scalinata in marmo bianco si sviluppano il presbiterio e il transetto che, come il primo, si conclude con cappelle laterali emicicliche estradossate dedicate rispettivamente a sinistra al Sacro Cuore e a destra a San Giuseppe.
Nelle navate laterali non sono presenti cappelle laterali ma solo due altari a metà navata dedicati rispettivamente alla Madonnna di Pompei (a sinistra) e a Sant’Anna (a destra). Sulla navata sinistra appena superato l’ingresso laterale si apre l’accesso al Battistero ottagonale, realizzato in un corpo di fabbrica indipendente rispetto alla struttura della chiesa.
1893 – Alla fine del XIX secolo due fratelli sacerdoti, Antonio e Giuseppe Videmari, costruirono una cappella dedicata a S. Anna, poi – dopo aver aquistato nel 1983 una porzione di terreno agricolo – edificarono una grotta progettata dall’ing. Chiappetta (1895). Dal 1897 fu intrapresa la costruzione del Santuario, sempre su progetto dell’ing. Chiappetta, concluso nel 1902.
1932 – In sostituzione della piccola cella campanaria in legno iniziale, negli anni trenta del novecento si volle costruire un campanile in muratura. Il 18 settembre 1932 fu posta la prima pietra del cmapanile progettato dall’ing. Giuseppe Calori.
1942 – Il primo febbraio il Santuario fu consacrato dal Cardinal Schuster.
1943 – Nella notte del 8 agosto la chiesa fu gravemente danneggiata da una incursione aerea americana con danni ingenti alla sacrestia, all’abside, al coro e alle vetrate. Solo a settembre dello stesso anno il Santuario riprese le celebrazioni.
1956 – Nell’aprile del 1956 venne chiamato lo scultore Minerbi per realizzare un nuovo pulpito (oggi rimosso) e il rivestimento dell’ambone con un bassorillievo rappresentante Maria Assunta.
1957 – Il 25 maggio iniziarono i lavori per la costruzione della nuova cuola impostata su un imponente tiburio ottagonale. Completata nell’anno successivo fu decorata dal pittore Compagnoni.
1958 – La chiesa di Santa Maria di Lourdes fu proclamata Basilica Minore Romana dal Cardinale Montini ed in quella occasione venne benedetta la corona d’oro, fusa con i materiali preziosi donati dai fedeli, posta sulla statua della Madonna.
1962 – Il fonte battesimale originale della Basilica era posto nella navata sinistra; nel 1962 si decise di costruire un Battistero nuovo, a fianco della chiesa, a pianta ottagonale. Le pareti interne sono decorate a mosaico con la rappresentazione del Battesimo di Gesù nel Giordano. Il portale di ingresso, di marmo rosso di Verona fu disegnato dall’arch. Ramella. La pavimentazione fu realizzata in lastre di marmo rosso e nero.
1993 – Restauro della facciata principale.
2006 – Ristrutturazione dei cortili esterni con contestuale abbattimento delle barriere architettoniche tramite la realizzazione di rampe in muratura.