El templo es bastante reducido.
Según la tradición, el lugar donde se construyó este templo es el mismo donde, milagrosamente, se marcó la imagen de Guadalupe en la tilma de Juan Diego y brotó un pequeño manantial cuyas aguas se consideraron milagrosas.
Entre los años de 1777 a 1791 se construyó esta iglesia a base de limosnas y donativos, y se dice que el mismo arquitecto no cobró ni por el proyecto ni por la dirección de obras; tampoco lo hicieron los albañiles, los canteros, los carpinteros, etcétera.
Parece que el arquitecto se inspiró en una lámina de Serlio, pero es indudable que este pequeño templo es una de las grandes obras barrocas del país. El acierto es fenomenal al combinar una estructura elíptica con una octagonal y otra circular. El templo ocupa propiamente el área de la elipse; la circular es el vestíbulo o acceso, y la octogonal es la sacristía, todo esto conformado por planos curvos y rectos, dando una gran complejidad barroca. Todo esto, enmarcado con los elementos de arquitectura tradicional mexicana, trabajando a la vez materiales regionales como la cantera y el tezontle, e introduciendo el azulejo. La estructura, a base de columnas tritóstilas con capiteles compuestos, grandes cornisas ondulantes con entrantes y salientes, óculos en forma de estrella, claraboyas mixtilíneas, cerramientos al parecer lobulados con acodos y pinjantes, grandes copetes y el color de sus materiales (pardo para la cantera, rojo y negro para el tezontle, y azul y blanco para el azulejo), hacen de esta pequeña obra una maravilla barroca.
El templo fue reestructurado por el ingeniero Manuel González Torres, quien corrigió en gran parte sus hundimientos diferenciales a base de pilotes de control.
El templo está muy bien cuidado y abierto al culto católico.
Después de los trabajos de Don Manuel González Torres, la iglesia nivelada volvió a lucir su esplendor y es en realidad un ejemplo de cómo deberíamos preservar nuestro patrimonio arquitectónico.
