Il Santuario è una piccola Chiesa di dimensioni piuttosto ridotte, lunga 32 metri, alta 11.50 metri e larga 9. È stato completamente ristrutturato verso la fine degli anni 50. Prima dei restauri, la Chiesa era ricca di decorazioni effettuate lungo il corso dei secoli e adorna di tantissimi ex-voto che coprivano le sue pareti.
I lavori ebbero la durata di tre anni e mezzo (1957 – 1960). L’inaugurazione fu fatta dall’Arcivescovo Paolo Botto, il giorno 7 Dicembre 1960, alla presenza delle massime Autorità dell’Ordine merceda-rio, della Regione e del Comune di Cagliari.
Scomparse tutte le sovrapposizioni di tanti secoli, trasportati altrove gli innumerevoli ex-voto, le numerose lapidi mortuarie, agli occhi dei visita¬tori il Tempio di Maria si presentava in tutto il suo splendore. Sul nuovo trono eretto in fondo al presbiterio, Maria riprese il suo posto, dal quale guarda con amore e benevolenza i suoi devoti.
Il Santuario riceve luce dal grande rosone della facciata e da piccole finestre rotonde delle cappelle poste sul lato sinistro. Una luce tenue, che lascia sempre in penombra il sacro tempio e che invita alla meditazione ed alla preghiera.
Originariamente nel Santuario c’erano sette cappelle, tre sulla sinistra e quattro sulla destra, oltre all’altare Maggiore. Le cappelle della parte destra, al tempo della costruzione della nuova Chiesa, furono ridimensionate, in quanto la Basilica e il Santuario hanno una parete in comune e per questo motivo, fu necessario rimpicciolirle. La prima cappella, dedicata a San Serapio protettore del Convento di Bonaria, fu eliminata del tutto, quando si aprì la porta di comunicazione tra le due Chiese, nell’anno 1933, le altre tre cappelle divennero dei semplici altarini dedicati alla Madonna del Cardellino, al Sacro Cuore di Gesù e alla Madonna del Miracolo.
Subito dopo l’altare della Madonna del Miracolo, ai piedi del presbiterio, frontalmente, troviamo la tomba di fr. Antonino Pisano che racchiude i resti mortali del giovane religioso mercedario cagliaritano, morto all’età di 20 anni e di cui è in stato avanzato il processo per la canonizzazione.
Passiamo ora alla parte sinistra di chi entra. Dopo le lapidi, troviamo, collocata su un pie¬distallo in pietra, una statua lignea di S. Antonio di Padova, opera dell’Artigianato Sardo risalente al secolo XVIII. Subito dopo c’è la Cappella del Crocifisso e Battistero, la Cappella dedicata a San Raimondo Nonnato, cardinale mercedario.
Ed ora, portiamoci all’ingresso del Santuario e guardiamo verso il presbiterio. La prima cosa che colpi¬sce i nostri occhi è il Simulacro della Vergine, posto al centro dell’abside, in un tiburio arricchi¬to da alcuni angeli posti ai lati delle colonne, realizzati dallo scultore Aroldo Bellini.
Ai lati dell’Altare Maggiore vi sono due altarini in pietra con le nic¬chie che contengono le statue lignee della Madonna della Mercede e di San Pietro Nolasco.
Al centro dell’abside, sostenuta da una cordicella di canapa, pende la famosa navicella d’avorio, dono di una sconosciuta pellegrina. È il più antico ex-voto di Bonaria. Dopo la ristrutturazione, questa navicella è l’unico ex-voto rimasto in Santuario. Essa ha la proprietà di indicare, con la sua posizione, la direzione dei venti, ai naviganti che si accingono a solcare il mare. Questo particolare l’ha resa famosa. Gli altri ex-voto sono stati sistemati altrove, i più importanti nel Museo allestito al primo piano del convento. Sulla campata sopra il presbiterio, l’arch. Gina Baldracchini, ha rea¬lizzato un grande affresco di 54 metri quadri, che rappresenta due avveni¬menti importantissimi nella storia di Bonaria e della Chiesa.
Sulla parte sinistra è raffigurata la scena dell’approdo della miste¬riosa cassa ai piedi di Bonaria. Vi si vede, in lontananza il Castello di Cagliari, la nave e due Religiosi che, tra l’ammirazione della folla, trasporta¬no la cassa verso la Chiesa dei Mercedari.
Sulla parte destra, è rappresentato il trionfo dell’Immacolata. Vediamo la Vergine in gloria, circondata da miriadi di angeli osan¬nanti e ai suoi piedi alcuni santi, che si sono distinti particolarmente nella difesa del privilegio mariano. Il Santuario si è arricchito di una bellissima Via Crucis, in ceramica, opera del valente artista Claudio Pulli.
Un’ultima cosa importante è il Campanile del Santuario, costituito dalla vecchia Torre Aragonese, costruita ai tempi dell’infante Alfonso. È l’unica testimonianza rimasta di tutte le fortificazioni fatte dagli spagnoli sul colle di Bonaria.