La fachada principal del templo, está pintada con blanco y se destaca mucho. El interior también es blanco, cielos y bóvedas están tratadas con un tono de celeste claro, las molduras de color dorado. A ciertas horas, la luz natural que entra por las ventanas le da un aspecto celestial. En las decoraciones del cielo, se puede ver el símbolo del corazón de María.

Entre las ornamentaciones murales, sobresalen en el presbiterio, el escudo propio de la basílica y el del Papa Pío XI.

Las ventanas y puertas tienen vitrales con motivos florales. El vitral del rosetón tiene la imagen de los Sagrados Corazones y es el más importante. En el coro, además, se destaca un órgano Carlini, pero está en desuso.

En las naves laterales podemos encontrar los altares devocionales, los confesionarios y los retablos con escenas del vía crucis en las pilastras. Los altares son de estilo corintio.

En la nave derecha se pueden encontrar tallas de gran valor, como la imagen de San Miguel Arcángel, ubicada junto a uno de los pilares; se destacan también, las imágenes de la Virgen del Carmen, San José y la Virgen de Andacollo. Preside la nave la figura de San Judas Tadeo, imagen que llegó desde España el año 1871 y que fue bendecida, junto con la Virgen de Andacollo y la del Corazón de María, el 5 de diciembre de 1911 por el Arzobispo Ignacio González Eyzaguirre. Toda esta imaginería está hecha en madera policromada. En esta nave, se encuentra también una pequeña imagen de San Antonio de Padua.

En la nave izquierda están los otros altares con las imágenes de Santa Teresa de Los Andes, el Sagrado Corazón y San Alberto Hurtado; la nave está presidida por la imagen de San Antonio Mª Claret. Estas figuras son esculturas de yeso y la figura del Sagrado Corazón es tallada en madera.

El Altar Mayor está presidido por un gran retablo estilo corintio y dorado a fuego; coronado por un Calvario y grandes esculturas de San Pedro y San Pablo, acoge la imagen titular del Corazón de María, coronada por el Cardenal José María el 3 de septiembre de 1950. Esta figura de madera policromada mide 3,70 metros de altura, fue hecha por la Casa Rius de Barcelona y llegó a Chile en el año 1898.

El baptisterio original es hoy la pequeña capilla de los 51 Mártires Claretianos de Barbastro, asesinados en la Revolución Española de 1936 y beatificados en 1992 por el Papa Juan Pablo II.

Los cuadros del Santo Arzobispo Claret, la Sepultación del Señor y el de la Natividad son de antigua data, pero se carece de mayor información.