Il numero sempre crescente di pellegrini fece sì che lo spazio limitato della Grotta Santa non fosse più sufficiente, perciò si sentì la necessità di costruire una chiesa più ampia che consentisse un migliore svolgimento delle funzioni liturgiche. Negli anni 1908-1910 fu dunque costruita la Basilica di San Giuseppe, in stile neo-gotico a navata unica. Sopra il portone d’ingresso in basso-rilievo è rappresentato San Giuseppe con Gesù Bambino. Più in alto sono poste le statue di San Francesco d’Assisi e di Sant’Antonio di Padova, modellate su disegno di Ugone Linderth. Il campanile del 1912 possiede tre campane, accordate alle note “si-la-sol”, come quelle della Basilica di San Pietro a Roma. Le campane portano i nomi dei Santi: Bernardo, Francesco e Antonio.
La decorazione dell’interno fu eseguita nel 1937. La Via Crucis, il Leggio e il Trittico dell’altare sono della scuola d’Arte di Ferdinando Stuflesser di Ortisei. Il Trittico nell’abside presenta due tavole con San Francesco e Sant’Antonio e racchiude una copia del Crocifisso di San Damiano ad Assisi, donato da Leone XIII al Santuario. Il presbiterio fu ricostruito nel 1967 secondo nuovi criteri liturgici.
