La fachada del templo con sus torres se derrumbó finalmente en 1807, y una nueva de estilo neoclásico italiano fue proyectada por el arquitecto Tomás Toribio, con ayuda del maestro Cañete, terminada por 1815.

[1]​ Entre 1907 y 1911 fue emprendida la remodelación de la fachada, a cargo del arquitecto Ernesto Sackmann, que le brindó a la iglesia el aspecto que tiene actualmente, de estilo barroco bávaro.

La Basílica posee, gracias a la remodelación de 1911, fachadas muy elaboradas, particularmente la principal, teniendo en cuenta el sobrio estilo que tenía y que aún conservan las iglesias construidas en la misma época, como el Convento de Santo Domingo.

En el centro se encuentra un conjunto escultórico donde San Francisco de Asís es rodeado por Dante Alighieri, Giotto y Cristóbal Colón: los tres pertencián a la orden franciscana.

En 2007, mientras se llevaban adelante obras de restauración, se encontró que la cabeza de la estatua del Dante tenía en su cabeza un espacio interior hueco que alojaba una carta escrita por su escultor, el alemán Antonio Voegele, explicando quién había realizado el conjunto escultórico, quién la remodelación del templo, quién había financiado las obras, etc.

La planta del templo posee una nave central única, particularmente alargada y con capillas laterales de poca profundidad.

La cúpula de la iglesia se eleva sobre un alto tambor octogonal.

El pueblo fue llamado a reunirse allí por el General Juan Lavalle, donde se realizó la llamada "elección del sombrero", que lo ungió en gobernador interino[cita requerida].

Pensada en tiempos en que las grandes congregaciones religiosas frente a San Francisco necesitaban un espacio donde la multitud cupiera, considerando que las calles de Buenos Aires eran muy angostas, la plazoleta de San Francisco fue pensada con el fin de brindar el lugar suficiente como extensión del atrio, sobre la manzana opuesta por la calle Alsina, donde se terminó en 1963 el edificio del Banco Hipotecario Nacional (hoy sede central de la AFIP).