La basílica Nuestra Señora de Guadalupe fue construida antiguamente en el siglo XVI, la cual tuvo problema de cimientos y fue reemplazada en funciones por una nueva finalizada en los años 70. La nueva Basílica tiene un diseño circular que permite divisar la imagen de la Virgen desde cualquier punto del recinto. Con 100 metros de diámetro, tiene capacidad para alojar hasta 50.000 fieles, se celebran alrededor de 30 misas diarias en las nueve capillas del nivel superior y las 10 bajo la planta principal, donde también se encuentra la cripta con 15.000 nichos, y las siete puertas en la fachada aluden a las siete puertas de Jerusalén referidas por Cristo.
En el recorrido por el interior de la Basílica rodeado de flores se puede apreciar la imagen de la misma en el centro del espacio y un órgano de 11.000 flautas de metal y de madera de abeto. Del lado izquierdo de la nueva Basílica se encuentra una serie de banderas de diversos países, que representan el nombramiento de Santa María de Guadalupe como Celestial Patrona de América Latina. Otro detalle destacado del edificio, es el techo turquesa, que simula el manto de la Virgen.
En los terrenos del Santuario se encuentran varios otros edificios e iglesias, incluyendo la capilla del Cerrito en la que la Virgen hizo aparición frente a Juan Diego, quien recolectaba flores en ese momento, motivo por el cual el Santuario se ubica en este sector del lado norte de la ciudad mexicana. Entre las principales edificaciones, además de la Antigua Basílica y la nueva, se encuentran el Panteón de Tepeyac, la Parroquia de las Capuchinas, la Virgen de la Comuna, la Parroquia de Indios y el cerrito de Tepeyac, donde se encuentra una capilla dedicada a las apariciones de la Virgen a Juan Diego.