[3]​ Se ubica en el sector conocido como Santa Prisca, en las calles Carchi y Venezuela, junto al convento de los padres Oblatos.

[5]​[6]​ El proyecto fue contratado en Francia por el arquitecto francés Emilio Tarlier, que ya había tenido experiencia en construcciones similares en España, Francia e Inglaterra,[7]​ quien inspirado en la catedral parisina de Notre Dame, hizo los planos entre 1890 y 1896.

[7]​ Aunque aún faltan detalles decorativos, se puede decir que la edificación, tal como se conoce hoy, fue terminada en el año 1924, cuando comenzaron a oficiarse las misas en la nave central y a repicar las campanas de las torres.

Existen siete puertas de acceso, tres en las fachada y cuatro laterales.

Siguiendo este concepto, la Basílica del Voto Nacional presenta la planta de cruz latina.

Sin embargo, tras una reforma del padre Matovelle, se dispuso su transferencia al eje de la iglesia, entre la nave central y el crucero, sobre una pequeña gradería circular.

En la fachada principal, hacia la calle Carchi, se puede apreciar una escultura de la Virgen María y otra del papa Juan Pablo II.

Rigiéndose al estilo gótico, la fachada principal del Voto Nacional está constituida por torres altas, que en los planos originales debía alcanzar los 105 metros de altura, pero luego de algunos estudios técnicos, relativos a previsiones de fenómenos telúricos principalmente, se acordó bajar la altura solamente a 78,23 metros.

En la parte media de las torres se encuentra un espacio concebido para albergar un pequeño museo y una cafetería con mirador, a los que se tiene acceso por medio de un ascensor hasta el tercer nivel, y luego por una estrecha escalera.

El campanario cumple así, su sentido de predominio aún sobre todas las iglesias existentes en la ciudad.

La basílica del Voto nacional presenta dos tipos de figuras antropomórfas: gárgolas y acróteras.

Se encuentran en los laterales superiores de la nave central y constituyen el aporte inédito al estilo neogótico por parte del Ecuador.

El altar, desde donde se imparte la misa, se encuentra ubicado en el crucero, detalle que rompe con el estilo gótico puro, pero le confiere originalidad y carácter a este ensayo de un neogótico ecuatoriano.

Además, los ribetes muestran diseños de las fajas que utilizan los indígenas del país.

Existe una abertura intencionada en el rosetón ubicado en el acceso principal, que tiene la forma del corazón de Jesús coronado por una cruz latina.