Helligdommen har en rigtig væg med en imponerende indgangsportal. Bag indgangen ligger to bygninger fra det 19. århundrede, som engang husede helligdommens vogter og nu bruges som modtagelsesfaciliteter for pilgrimme.Den monumentale trappe med to etager, der fører til Santauario, stammer fra 1599.Kirken, der er kronet af en kobberkuppel, har tre skibene. Det midterste rummer højalteret og omfatter en soasa af Trentino-snedkere, en træstruktur med statuer. Den pryder en gammel stenkonstruktion, det såkaldte "hellige hus", som rummer en fresko fra det 14. århundrede, der tilskrives Giottos skole, og som forestiller Madonnaen og Jesus, der velsigner moderen. Omkring freskoen er der fire værdifulde kobbermalede medaljoner, der viser episoder om den hellige Jomfru Maria: Maria-barnet i templet, Bebudelsen, Jesu fødsel og de hellige kongers besøg. I de to sideskibene er der to rige træaltre fra det 17. århundrede, som er dedikeret til henholdsvis Vor Frue af Loreto og Sankt Josef. Der er også nogle malerier, der kan tilskrives den venetianske maler Andrea Celesti og hans skole.Santaurio er også berømt for sine mange ex-votos, der vidner om stor tro og hengivenhed hos befolkningen i Tignale og hele området i almindelighed.Særligt bemærkelsesværdigt er den, der blev bestilt af Tignale kommune for at blive befriet fra truslen fra den frygtelige bandit "Zanù" i begyndelsen af det 17. århundrede, og som anses for at være den største ex-voto i Italien.Under kirken findes en ældre struktur, der vidner om tilstedeværelsen af en helligdom før den nuværende, med to fresker fra det 15. århundrede (hvoraf den ene bærer årstallet 1458), der forestiller henholdsvis Madonnaen og barnet med andre helgener (herunder en Sankt Sebastian, Sankt Vigilius af Trent og en hellig biskop, måske Zeno, Patron for Verona, eller Erculian, biskop af Brescia), og Madonnaen med biskop Vigilius på tronen.Der findes ingen sikre oplysninger om oprindelsen af helligdommen i Montecastello.Traditionen, der hævder, at det første vidnesbyrd om eksistensen af en kirke i det område, hvor helligdommen nu ligger, går tilbage til 802, mangler et solidt dokumentarisk grundlag.Visse arkæologiske fund gør det dog plausibelt, at den primitive bygning til tilbedelse i Montecastello stammer fra omkring det 9. århundrede.Omtalen af kirken Santa Maria del Monte della Stella i en pavelig bulle fra 1187 er også usikker.Der er også beretninger om opførelsen af en kirke i Montecastello i 1283 efter en mirakuløs begivenhed, der fandt sted under en kamp mellem Trentino- og Brescia-folkene.De tidligste sikre oplysninger stammer dog fra 1458, som er den dato, der fremgår af en fresko i de nederste rum i helligdommen.Kirken i Montecastello nævnes senere i pastorale besøg, begyndende med Bernardo Clesio, ærkebiskop af Trento (1537).I løbet af det 17. århundrede blev helligdommen ændret og fik sit endelige udseende, bortset fra restaureringen af facaden i 1903.I 1904 blev Madonnaen af Montecastello højtideligt kronet.