A Basílica de São Pio foi construída no santuário.
Consagrada em 1958, a basílica subterrânea de São Pio Suas dimensões muito grandes (forma oval de 201 m de comprimento por 81 m de largura) permitem acomodar até 25.000 pessoas em uma área de 12.000 m². Isto, preservando os corredores de tráfego.
Com o formato do casco de um navio tombado, o fato de ser subterrâneo não afeta a paisagem do santuário. O arquitecto Pierre Vago e o engenheiro Eugène Freyssinet, inventor do betão protendido, utilizaram efectivamente o betão integrando cabos metálicos esticados nas zonas de tracção para suportar as cargas e evitar pilares que afectariam a visão. O projeto foi concluído em tempo recorde.
Em termos de ornamentação, a basílica possui 39 pinturas representando santos e cerca de cinquenta gemas. Lourdes possui uma coleção de joias muito importante. Gemmail foi inventado pelo pintor Jean Crotti na década de 1930 em colaboração com Roger Malherbe-Navarre. Em 1939, Jean Crotti criou a palavra-chave gemmail fundindo os termos gema e esmalte. René Margotton criou uma sobre o tema das aparições na basílica de São Pio-X de Lourdes, onde foram executadas 20 peças entre 1989 e 1993.
