Le Sanctuaire d'Arantzazu, de conception moderne et de grand intérêt architectural, dans un essai d'intégration à la nature agreste du site, fut construit par les architectes Francisco Saiz de Oiza et Luis Laorga entre les années 1.950 et 1955. Pour la décoration du retable, on fit appel au peintre sculpteur de Madrid, Lucio Muñoz, et c'est à Eduardo Chillida que l'on commanda les travaux de l'accès à la Basilique. Le Sanctuaire est à plan en forme de croix latine, construite sur l'ancienne église, laquelle subsiste comme crypte à un niveau inférieur. L'abside est semi-circulaire et le plus remarquable du portique en est la décoration du frontispice, avec une frise de personnages anthropomorphes, sculptés dans de grands blocs de calcaire par le sculpteur Jorge Oteiza. Toute la crypte est couverte de grandes fresques murales individualisées et les étages sont l'uvre de Nestor Basterretxea. L'image qui préside au temple, d'Andra Mari de Arantzazu, se trouve dans la niche centrale du retable ; c'est une image gothique dont l'origine peut être datée entre les XIIIème et XIVème siècles.
