O templo está construído com traços da arquitetura gótica. A fachada apresenta bloco único com um segmento central, que se eleva até a torre e dois segmentos laterais, limitados por pilastras com pináculos. A igreja se desenvolve em nível superior, com escadarias laterais de acesso e três entradas: uma central em arco alongado e frontão triangular, com a imagem de Nossa Senhora de Fátima, entre dois olhais em rosácea e duas portas nos segmentos laterais com frontão em arco alongado com arquivoltas. Acima das portas laterais, há grandes janelas com vitrais em arco ogival, no estilo gótico.
Mais acima, cada segmento lateral apresenta uma série de cinco janelas estreitas em arco alongado justapostas, terminando com uma grade de concreto. O segmento central se estende pela torre, apresentando um janelão em arco alongado e grade vertical, tendo acima outra grade de concreto decorativa e pináculos nos cantos, partindo daí o campanário em delicado rendilhado decorativo até a cúpula em cone poliédrico com imagem da Virgem.
Internamente, há um átrio sob o coro com três portas para a nave, tendo à esquerda um altar lateral feito em mármore, com Sacrário e nicho em arco gótico, dedicado a São João Brito; e à direita um altar semelhante com São Sebastião, tendo próximo à porta central de acesso ao corpo da nave um Crucifixo grande e em cores. Ainda no átrio, há à esquerda, o ossuário Portal da Saudade.
A nave é retangular, com teto abaulado apresentando quatro colunas de cada lado, que dividem o salão em espaço central e laterais. Nas paredes laterais há três vitrais em arco alongado e três menores no espaço do coro, com representações de santos e passagens da Bíblia. De cada lado, há um altar em mármore, com nicho em arco: o arco à esquerda dedicado a Santo Antônio, e à direita a São Luiz Orione. Nas paredes laterais, quadros incrustados e em relevo mostram imagens da Via Sacra.
Próximo ao altar central, há dois altares laterais, à esquerda dedicado ao Sagrado Coração de Jesus, e à direita, dedicado a São José. Aqui começa o presbitério, em espaço central em arco e com portas laterais uma para a sacristia e outra para a capela do Santíssimo. Nas paredes há vitrais em arco alongado. No fundo, está o altar em mármore, com Sacrário, destacado por um dossel de forma gótica, tendo a imagem da Padroeira, Nossa Senhora de Fátima, esculpida em madeira em grande nicho gótico seguido por uma rosácea. A capacidade interna do templo é de aproximadamente 300 pessoas sentadas. No andar inferior, sob a nave, há o salão paroquial, a secretaria, cozinha, salas multifuncionais, onde realizamos as reuniões, catequese para crianças, jovens e adultos e algumas atividades sociais. O nosso apostolado no Santuário é impulsionado pelo espírito entorno da Virgem de Fátima, cuja festa celebramos em dois grandes momentos, antecedida de novena: no dia 13 de maio (recordando a primeira aparição) e no dia 13 de outubro (recordando a última aparição), com alvorada, missa de hora em hora, barraquinhas e procissão luminosa. Dia 13 de cada mês, conservamos a tradição com o Santo terço e Santa Missa às 15horas. Além disso, temos duas Missas diárias de segunda a sábado e quatro missas aos domingos.