En 1828, le pape Léon XII (Annibale della Genga ; 1760-1829) sur dessin de l’architecte italien Giuseppe Valadier, fit construire une plus grande église à plan octogonal, avec une coupole recouverte de plomb. Ce nouveau temple fut érigé entièrement en blocs de travertin blancs extraits d’une carrière qui était située au-dessus de la grotte.

Sur l’autel, construit avec de l’alabastre local, est vénérée une statue de la Vierge et l’Enfant en marbre blanc de Carrare, d’Antonio Canova, ou provenant au moins certainement de son atelier (pour des raisons de sécurité, l'original est conservé dans le musée paroissial de Genga). "En creusant pour fonder cette église, on trouva des fours à pain, deux fosses avec du blé pourri, quelques monnaies et des grandes quantités d’ossements humains, et d’enfants aussi. Des familles y trouvèrent manifestement refuge lorsque, à cause des incursions des barbares, et surtout des Hongrois, elles s’installèrent dans des lieux impraticables et difficiles d’accès". (Pagnani)