El Santuario y sus capillas, fueron construidos entre 1740 y 1776, que fueron los 36 años que el padre Alfaro vivió allí. Sólo le faltó concluir la capilla de la Santa Escuela.
El conjunto está dominado por un ángulo de aproximadamente 90°, cuyos brazos corresponde a las naves de la capilla del Calvario y al tempo de Jesús Nazareno, que son equivalentes en longitud y ancho. Éste último tiene una orientación este-oeste que se desvía 29° hacia el norte, de manera que mirando desde el altar mayor desde la nave la feligresía dirige la cara a Tierra Santa.
El día 3 de mayo, día de la Santa Cruz cuando el padre Alfaro se aprestaba para trazar los cimientos de la capilla, se dejaron ver tres arco iris: uno al oriente, otro al norte y otro al sur, dejando libre al poniente. El arco iris es explicado en la Biblia como un símbolo de reconciliación de Dios con los hombres. Se deduce, la confirmación del compromiso que tienen los humanos de conducirse rectamente frente a la alianza divina.
En Atotonilco mediaría el hecho de que habiendo estado anteriormente el lugar dedicado a idolatrías, robos, asesinatos y sensualidades guía Dios con beneplácito el proyecto de regeneración emprendiendo por el padre Alfaro.
Además de la capilla del Calvario, tiene el Santuario seis más: la del Santo Sepulcro, la de Loreto, la del Santo Cenáculo y la de la Purísima, que se abren al norte mientras que la de Belén y la del Rosario se abren al sur. El aspecto exterior esta dominado por una sencilla fachada con una puerta coronada de arco mistilíneo, con movimiento. En el mismo plano de la fachada se extiende hacia el norte el costado de las capillas del santo Sepulcro y del Calvario, con sus ventanas cruciformes, y la saliente de plata semicircular del crucero, mientras en lo alto destaca la gran cúpula que gana altura gracias a su tambor ochavado con ventanas también mixtilíneas. Al sur de la fachada y cargada hacia el frente se levanta una torre con reloj, después el portal de ingreso a la Casa de Ejercicios. Frente a la fachada hay un espacio delimitado por una balaustrada que fue originalmente cementerio que ahora funge como minúsculo atrio con árboles frondosos que lo sombrean y proporcionan un ambiente intermedio entre el exterior luminoso y la penumbra interior.
En el interior del Santuario y sus capillas hay una profusión de pintura principalmente mural que decora todo cubriendo las bóvedas, las cúpulas, las linternillas y los muros casi hasta el suelo, en forma tal que apenas es posible encontrar una superficie sin decorar; si se encuentra es seguramente producto del deterioro.