El proyecto de construcción del actual Santuario lo elaboró el arquitecto Erasmo Calvani en el año 1975, y en 1980 se iniciaron los trabajos de la obra. Los materiales utilizados fueron concreto en obra limpia, acero en la tridilosa, vidrio en los cerramientos y vitrales, y acabado de pisos de mármol. El estilo arquitectónico es Brutalista por el uso del concreto, formas geometrías y apariencia tosca, rústica y pesada.

En el templo se pueden observar dos torres paralelas de rodeado por torres de metal de 72 y 78 metros de altura y se construyó una estructura única en el mundo, llamada doble hiperboloide elíptico conocida también como cimborrio (construcción en forma de torre de planta circular que se utiliza para dar realce a la especie de cúpula) de 54 metros aproximadamente. En la girola o deambulatorio, que es el espacio que rodea el altar mayor del templo, se pueden admirar bellos vitrales. En las torres a 32 metros de altura la estructura cuenta con un mirador metálico donde se pueden contemplar los llanos.

El Santuario cuenta con dos capillas, tres altares (incluyendo al altar mayor), un estanque, balcones, miradores y más de 400 metros de vitrales, uno de los cuales está ubicado detrás del altar mayor y representa la leyenda de la aparición de la Virgen. Comprende más de 4 mil metros cuadrados y tiene capacidad para 2.500 personas, un gran estacionamiento y áreas verdes en el contorno. El techo tiene una forma elíptica, con dos significados, visto desde adentro representa la Mitra Papal, desde afuera un barco.

En el Sótano se construyó el Museo Coromoto, donde permanentemente se encuentra la exposición de los objetos que los creyentes llevan en agradecimiento a la Virgen por los milagros concedidos, también la Sala Papal donde se encuentran accesorios que usó el Papa Juan Pablo II en su última visita a Venezuela y una capilla de oración. 

A 19 kilómetros de Guanare se encuentra el Parque La Aparición, en este lugar está un monumento de la Virgen que fue construido en 1954 por órdenes del General Marcos Pérez Jiménez Presidente de Venezuela para la época, donde las personas van a tomar agua con las manos y frotar su cabeza en señal de bendición. Alrededor hay todo un complejo de restaurantes criollos y quioscos para almorzar.