El camarín está elevado sobre una cripta. Es de planta poligonal formada por el ábside ochavado y el muro recto que lo separa del altar mayor. Las pilastras, cornisa y radiales de la bóveda están decorados con elementos del gusto rococó. Las pinturas no tienen autoría conocida, las que cubren las superficies triangulares de la bóveda, son escenas de las vidas de María y de Jesús, y en los muros, son escenas del Génesis y sobre los patriarcas del Antiguo Testamento, las pilastras tienen decoración vegetal y símbolos presentados por ángeles. Fueron restauradas en 1945 por el pintor Manuel Muñoz Barberán. Los azulejos del pavimento están considerados valencianos del siglo XVIII. De las fechas de la construcción hay dos inscripciones, 1740 en el marco exterior de la ventana y, según otra en el muro interior, el camarín “se acabó de dorar en 1763”. La actual imagen de la patrona fue realizada por el sevillano José Manuel Fernández Andes en 1939.

La iglesia es de planta basilical con tres naves, la central es la más ancha y alta, cubierta con bóveda de cañón dividida en tres tramos por arcos fajones. Se comunica con las naves laterales por arcos de medio punto sobre pilares, iguales a los que las dividen también en tres tramos cubiertos por bóvedas de arista.

La sacristía está al mismo nivel que el presbiterio, que se levanta sobre una tribuna. Las barandas de forja son del siglo XVIII.

El descenso a la cripta se produce por dos escaleras, a ambos lados de la escalinata del presbiterio. Las puertas, con balaustres y tallas de madera, son del siglo XVIII. El uso de la cripta era funerario. Los sepulcros de las iglesias de Hellín se eliminaron tras ser creado el primer cementerio en 1805. La reforma dejó a la vista la bóveda de crucería. Hoy es uno de los espacios donde se exponen piezas del patrimonio artístico del santuario.

El descenso a la cripta se produce por dos escaleras, a ambos lados de la escalinata del presbiterio. Las puertas, con balaustres y tallas de madera, son del siglo XVIII. El uso de la cripta era funerario. Los sepulcros de las iglesias de Hellín se eliminaron tras ser creado el primer cementerio en 1805. La reforma dejó a la vista la bóveda de crucería. Hoy es uno de los espacios donde se exponen piezas del patrimonio artístico del santuario.

El museo del santuario tiene una colección de rosarios. El rezo con rosario fue iniciado a comienzos del siglo XIII por Santo Domingo de Guzmán, fundador de la Orden de los Predicadores. En 1411 predicó en Hellín el dominico valenciano San Vicente Ferrer. La primera noticia sobre la Cofradía del Rosario es un testamento de 1564. Y la relación de 1576 enviada a Felipe II menciona la “casa y ermita de Nuestra Señora del Rosel”

La nave lateral de la derecha se construyó sobre restos de torreones que formaban parte de la muralla del castillo.

Las dos naves laterales tenían anexas capillas-hornacinas donde se introducían los pasos de Semana Santa. Fueron eliminadas durante la reforma de 1977, dejando las ventanas actuales.

Las bóveda de la nave central está recubierta por las pinturas al óleo sobre lienzo realizadas por Francisco Reolid entre 1969 y 1972. Son de temática mariana y las que cubren el coro, a los pies de la nave, representan los milagros atribuidos a la Patrona. Destacamos el relacionado con la Batalla de Lepanto, 7 de octubre de 1571, pues en conmemoración de la victoria de los cristianos sobre los turcos la Iglesia creó la fiesta anual al rezo del Rosario, tal como habían hecho antes de entrar en batalla.

En la reforma durante la década de 1870, Justo Millán aportó su estilo personal a la portada de acceso al plano del santuario, la fachada principal y la torre del campanario. La restauración del de 1989 fue realizada por la Escuela-Taller El gran atrio delante de la iglesia está formado por triple frontón que reproduce el contorno ochavado del camarín. Se divide en dos cuerpos. En el superior tiene arcos de herradura con barandilla de piedra y dobles ventanas bajo un óvulo, en fachada. En el cuerpo inferior, los vanos son dintelados. Los frontones y las pilastras están decorados con diversos motivos destacando el anagrama de “Ave María” sobre un rosario. La torre de planta octogonal tiene tres cuerpos separados por cornisas. En el cuerpo central se abren aspilleras abocinadas. El cuerpo de las campanas tiene una cubierta metálica cónico-convexa rematada con una gran aguja, una veleta y una cruz. Es el elemento más elevado del perfil de la ciudad. La torre es considerada el faro de Hellín.

En la reforma durante la década de 1870, Justo Millán aportó su estilo personal a la portada de acceso al plano del santuario, la fachada principal y la torre del campanario. La restauración del de 1989 fue realizada por la Escuela-Taller El gran atrio delante de la iglesia está formado por triple frontón que reproduce el contorno ochavado del camarín. Se divide en dos cuerpos. En el superior tiene arcos de herradura con barandilla de piedra y dobles ventanas bajo un óvulo, en fachada. En el cuerpo inferior, los vanos son dintelados. Los frontones y las pilastras están decorados con diversos motivos destacando el anagrama de “Ave María” sobre un rosario. La torre de planta octogonal tiene tres cuerpos separados por cornisas. En el cuerpo central se abren aspilleras abocinadas. El cuerpo de las campanas tiene una cubierta metálica cónico-convexa rematada con una gran aguja, una veleta y una cruz. Es el elemento más elevado del perfil de la ciudad. La torre es considerada el faro de Hellín.