En el siglo XVII se proyectó la reconversión de la ermita mudéjar del siglo XV en convento para religiosos descalzos agustinos, gracias a la donación testamentaria realizada por don Pedro Dávila en 1648, quedando finalmente paralizado el intento.
En el siglo XX, y debido a las reducidas dimensiones del santuario, se decidió realizar una profunda remodelación del mismo, en la cual se levantan un nuevo porche de tres arcos, una espadaña más airosa que la anterior y un nuevo patio de estilo andaluz adosado a la iglesia.
Además, se construye un crucero en la iglesia, que adquiere así planta de cruz latina.
La Virgen, que sí fue quemada en 1936, se encontraba en ese momento en la parroquia de Moguer y no en su templo.
El antiguo retablo barroco del siglo XVIII que antaño cobijaba a la patrona de Moguer en el altar mayor del templo se encuentra hoy en la capilla Sacramental, y acoge a las imágenes de San José, y otras, hasta un total de cinco esculturas (siglo XVIII), además del Sagrario.