Noord-zuid-georiënteerde monumentale basiliek en belangrijke bedevaartkerk met koor, crypte, transept, vijfbeukig schip en westblok. Voor de streek uitzonderlijk neogotisch bedehuis, zie stijlkenmerken aansluitend bij de Engelse zogenaamd "Reformed Gothic". Gelegen middenin ommuurde tuin met omlopend gekasseid pad, lindebomen en ommegang met de wonderen van het Onze-Lieve-Vrouwbeeld. De eerste bidplaats was vermoedelijk een houten kapel, die in de tweede helft van de 18de eeuw vervangen werd door een kerk. Door de toenemende Mariaverering in de 15de eeuw werd Dadizele, waar de Heilige Maagd sinds lang vereerd werd, een populair bedevaartsoord. Circa 1400 was de kerk vervallen en nam het aantal bedevaarders in die mate toe, dat de bouw van een nieuwe kerk zich aandiende. De oprichting van het bedehuis startte in 1462 en nam de volledig tweede helft van de 15de eeuw in beslag. De kerk werd door brand verwoest tijdens de godsdienstoorlogen in 1580. Nadat de rust was teruggekeerd, werd ze in het eerste kwart van de 17de eeuw heropgebouwd.

In 1849 ontstonden, in het kader van de polemiek rond de dogmaverklaring der Onbevlekte Ontvangenis van Maria (1854), de eerste plannen om een nieuwe, grotere kerk ter ere van Onze-Lieve-Vrouw, te bouwen. Initiatiefnemer was de Brugse Bisschop Malou. In 1852 gaf hij de Engelse architect Thomas Harper King, die te Brugge verbleef, opdracht om de eerste schetsen te maken. Nadat de oude kerk in 1855 vervallen verklaard werd, kreeg de Engelse architect Eduard Welby Pugin de opdracht. De kerk werd gebouwd tussen 1860 en 1878 naar ontwerp van E.W. Pugin. De plannen van E.W. Pugin werden gedurende het werk meermaals gewijzigd onder leiding van de Kortrijkse architect P.N. Croquison. Na de dood van E.W. Pugin in 1875, namen de architecten J.B. de Bethune en A. Verhaegen de leiding. J.B. de Bethune nam de binnenafwerking voor zijn rekening, terwijl A. Verhaegen de glasramen ontwierp.

Bouwgeschiedenis 1857: eerste steenlegging (zie glasraam), al waren de definitieve plannen nog niet klaar. 1859: algemeen plan klaar. 1862: stilleggen van de werken voor circa zeven maanden. Pugin weigerde verder te werken met P.N. Croquison, daar deze te veel wijzigingen zou doorgevoerd hebben aan de oorspronkelijke plannen. Bovendien was er een chronisch tekort aan financiële middelen 1875: dood E.W. Pugin. 1876: J.B. de Bethune en A. Verhaegen nemen de leiding. 1877: nieuw ontwerp voor de toren door A. Verhaegen, gezien de oorspronkelijk geplande toren te zwaar bevonden werd. 1882: toekenning van de rang Basilica Minor. Start binnendecoratie. 1886: verkoop van biechtstoel en andere "oude" meubels aan de parochie van Schuiferskapelle. 1889: ontwerp toren door A. Van Assche (Gent), nu opgevat als ijzeren constructie.

1892-1895: bouw van de kruisingstoren. 1914-1918: grote vernielingen aan onder meer de toren. 1921-1924: herstel en heropbouw van de kerk naar vooroorlogs uitzicht onder leiding van architect A. De Pauw (Brugge). 1925-1926: herstellen van het interieur en aanbrengen van nieuwe schilderingen door L. Bousserie. Plaatsen van glasramen in de zijbeuken door J. Dobbelaere (ontwerp reeds besteld in 1914), plaatsing door het atelier van Peene (opvolger van Dobbelaere). J. Cassier herstelt de ramen in het hoogkoor.

1930: ontwerpen van preek- en biechtstoel en koorgestoelte. Aanbrengen van het roosvenster in noordelijk transept. 1940-1945: oorlogsschade vooral aan de toren, het koor en de glasramen. 1958: plaatsen van een nieuw altaar en troon 1960: plaatsen van drie nieuwe biechtstoelen. 1968-1973: Grote herstellingswerken door architect P. Pauwels (Kortrijk) onder meer de gevel: vervangen van natuursteen.

1980: Binnenschilderwerken en restauratie van koorramen en koorgewelf. 1982: restauratiewerken aan de westbouw en noordgevel en de restauratie van de koorramen, onder leiding van P.A. Pauwels (Kortrijk).

Neogotische kruisbasiliek in de lijn van de zogenaamd "Reformed Gothic" met monumentaal en zwaar westblok van één travee en drie westportalen. Vijfbeukig schip van vier traveeën met doopkapel ten noorden. Transept met gelijke armen van twee traveeën; noordelijke transeptarm met portaal. Vierkante kruisingstoren met octogonale spits. Verhoogd hoofdkoor van één rechte en twee halve travee en vijfzijdige sluiting en vier zijkoren van één rechte en één halve travee en driezijdige afsluiting; crypte. Zuidelijke sacristie: toegang via zuidelijke transeptarm.

Baksteenbouw met gebruik van zandsteen voor onder meer portalen, beeldnissen en muurbanden. Aanwending van blauwe hardsteen als vervangingsmateriaal voor de zandsteen. Leien bedaking.

Westwerk onder schilddak, gemarkeerd door versneden steunberen met beeldnissen (evangelisten), die centraal oplopen in polygonale torentjes met bakstenen spits en hogels, en in vierhoekige hoektorentjes met kruisbloem. Hoofdportaal: spitsboogdeur omlijst met archivolten rustend op zuiltjes met bladkapiteel onder wimberg met hogels en kruisbloemen opgenomen in doorgetrokken geprofileerde spitsboogomlijsting van zevenlicht en roosvenster. Overkragende puntgeveltop met nis, waarin Madonna met kind.

Zijportalen: herhaling van het hoofdportaal maar eenvoudiger patroon. Middenbeuk, koor en transeptarmen onder zadeldaken; zijbeuken die aansluiten, onder schilddak. Per travee gemarkeerd door steunberen, uitlopend in torenachtige pinakels met beeldnissen (apostelen) en stuttende luchtbogen; spitsboogvensters met verzorgd maaswerk. Vierkantige kruisingstoren met vier polygonale hoektorentjes met speklagen, bekroond door kruisbloem. Opengewerkte balustrade en gekoppelde galmgaten met deelzuiltjes. Oostgevel: hoofdkoor en zijkoren gemarkeerd door steunberen; waterspuwers. Tweelichtvensters met daaronder spitsboogwaterlijst. Eerste geleding hoofdkoor: vijf glasramen die de crypte verlichten. In zijkoren: tweeledige neogotische glasramen onder eenvoudige wimberg, geritmeerd door steunberen die uitlopen in de koorpartijen. Westelijke sacristie in aansluitende bouwtrant evenwel met evenveel oog voor detail, zie verzorgd maaswerk van de drielichten, betraling en dakbekroning.

Interieur. In oorsprong rijkelijk beschilderd naar neogotische traditie, doch waarvan slechts enkele elementen bewaard bleven, zie doopscène zijbeuk, kapitelen en sluitstenen. De schilderingen in het koor dateren van na de Eerste Wereldoorlog.

Schip en transept met drieledige opstand, geritmeerd door spitsbogige scheibogen op arduinen bundelpijlers met achtzijdige sokkel en knoppenkapiteel; medaillons in de zwikken. Triforium met driepasarcade onder drielichtvensters; aan koorzijde vervangen door tribune. Bakstenen overwelving met kruisgewelven en natuurstenen ribben uitlopend op schalken; uitstralend in de koren. Wanden van de zijbeuken geritmeerd door drieledige muurzuiltjes. Hoofdkoor met tweeledige opstand. Halfronde crypte overkluisd met kruisribgewelven op eenvoudige zuiltjes; centraal altaar.

Mobilair. Hoogaltaar onder baldakijn, vervaardigd door L. Blancaert naar een ontwerp van J.B. de Bethune; Boom van Jesse. Eenvoudige preekstoel (1918) van de Meense kunstenaar G. Delafontaine.

Glasramen: In de loop der tijd zijn vele van de oorspronkelijke figuratieve glasramen van A. Verhaegen en later J. Casier verdwenen. Op iconografisch vlak verwijzen ze naar de plaatselijke geschiedenis, de kasteelheren en de Mariaverering. Na de ernstige beschadigingen van de Eerste Wereldoorlog werden de herstellingen uitgevoerd door J. Casier en J. Dobbelaere. Recent roosvenster (1993) in westgevel van M. Verwaetermeulen.

Crypte met graftombe van Jan van Dadizele en twee grafstenen van respectievelijk I.F. de Croix en G. de Croix. Tevens de graflegging van Christus (laatste statie van de zogenaamd "Grote Ommegang"). Glasramen van 1946, naar ontwerp van A. Ladon, met als thema het lijden van Christus.