La Basilica di Loreto rappresenta uno dei più importanti monumenti gotico-rinascimentali d'Italia, dove lavorarono i più grandi architetti dell'epoca: Marino di Marco Cedrino, Baccio Pontelli, Giuliano da Sangallo, Giuliano da Maiano, Francesco di Giorgio Martini, Bramante, Andrea Sansovino e Antonio da Sangallo il Giovane.

Venne iniziata nel 1468, per volontà del vescovo di Recanati Nicolò dall'Aste, su probabile progetto del veneziano Marino di Marco Cedrino, in uno stile gotico ma già di un certo sapore rinascimentale. Il 3 ottobre del 1471 Iacopo Petruccio venne nominato muratore et fabricatorem dal Commissario pontificio. Innalzò i muri maestri e i pilastri dell'abside a partire dal braccio meridionale della crocera, collaborando alla fabbrica del santuario fino al 1476 o al 1477. La realizzazione e continuazione spettano al grande architetto toscano Baccio Pontelli. La sua superba opera, eseguita a partire dal 1487-1488, è ben visibile nei semplici fianchi in cotto e negli imponenti volumi dei transetti-presbiterio circondati da innumerevoli cappelle.

L'interno è a croce latina a tre navate. Il battistero in bronzo di Tiburzio Vergelli si trova nella navata sinistra. Sulla volta vi sono dipinti di Pomarancio. Sotto la cupola, opera di Giuliano da Sangallo, si trova la Santa Casa. All'interno della Santa Casa si trova la statua della Vergine Lauretana.

Il rivestimento marmoreo, all'esterno, è stato progettato da Donato Bramante. Peculiari sono i due solchi paralleli che si trovano sulla base, causati dai pellegrini che, per secoli, hanno percorso in ginocchio il perimetro del rivestimento.

Fra le cappelle e le sacrestie, sono notevoli: la Sacrestia di S. Giovanni o del Signorelli per gli affreschi di Luca Signorelli, e l'ancor più famosa Sacrestia di San Marco o del Melozzo per i meravigliosi affreschi, recentemente restaurati, di Melozzo da Forlì.