L'interno della Basilica di Monte Berico si innalza sopra una croce greca, iscritta dentro in quadrato, i cui lati si aprono a quattro vani minori coperti a calotta. Dai punti di intersecazione dei bracci si leva la cupola, sostenuta da quattro grandi piloni a colonne corinzie. Cupola e volte sono decorate da dipinti di pittori locali e ornati da stucchi dorati. Nel 1983 è stato fatto un lavoro di pulitura e ridipintura, con nuovi effetti cromatici che hanno dato più luminosità alla cupola.

La statua della Madonna
In pietra tenera dei colli Berici, riproduce il tema iconografico della Madonna della Misericordia, così insistente nel '400 veneziano. La statua è già in loco nel 1430, a soli due anni dalla seconda apparizione. L'immagine venne solennemente incoronata il 25 agosto 1900 da San Pio X, allora patriarca di Venezia. L'altare e la nicchia della Madonna sono stati realizzati in occasione del V Centenario delle Apparizioni, 1926 e 1928. Il nuovo monumentale altare, di marmo di Carrara, venne solennemente benedetto ed inagurato il 2 agosto 1928 rimpiazzando così l'altare antico del 1590.

La nicchia della Madonna, incorniciata dentro una snella edicola quattrocentesca, spicca come sfondo al di sopra dell'altare, in una policromia di marmi preziosi, ed innalzata così da permettere che la Statua della Vergine domini e sia ben visibile da ogni punto del Santuario. Il medaglione d'argento ricordo del V Centenario delle Apparizioni è il tondo d'argento sotto la nicchia della Madonna: il bassorilievo rappresenta la apparizione della Madonna a Vincenza Pasini e due grandi angeli.

Davanti a questo medaglione, prima di lasciare il Santuario, i fedeli sostano in preghiera con il gesto spontaneo di appoggiarvi le mani o la testa quasi ad imprimere una carica alla loro fiducia e speranza nella Madonna. Il Coro è ricavato dall' abside della chiesetta gotica con un adattamento del 1476 di Lorenzo da Bologna, l'architetto del Coro, e dal 1476 al 1489 molto attivo a Vicenza. Di eccezionale importanza artistica, per finezza d'intarsio e varietà di elementi decorativi, sono anche i tre armadi della sacrestia: soprattutto il superiore, con al centro la stupenda Pietà di Bartolomeo Montagna.